7月底，叶挺回到了皖南。这次叶挺回来之后，项英主动向叶挺表示友好，工作上尽量做到多和叶挺商量，生活上也有所关照，隔三差五还到叶挺那里，和他一起吃顿小灶，有时饭后还要下几盘象棋。
叶挺为了顾全大局，也做出了友好的姿态。经过一番思考，叶挺给自己定下了行动准则：凡属自己职权范围的事情，应该做而又能够做的，一定要努力做好；凡属叶、项两人职权范围的事情，自己应该做，但项英不采纳他的意见，或不愿让他多参与的，那就满足项英“大主意由我来拿”的欲望，让他去决定。
项英为了执行中共中央有关尊重叶挺地位、职权的指示和表示自己的坦诚，所有电文都送叶挺过目，由两人联合签署，并将自己与中共中央的分歧告诉了叶挺。对于中共中央早已确定的新四军向东、向北发展的指导思想，项英一开始并不积极，犹豫不决。出于对军部安全的殷切关怀，中共中央屡次致电项英，提出“皖南军部以速移苏南为宜”。刘少奇、陈毅、粟裕等同志也纷纷给项英发电报、写信，劝他早下决心，争取主动，尽快把军部迁往江北或苏南。但项英由于长期从事游击战争，害怕东进、北上深入敌后无山地依托，难以生存与发展，仍然下不了移动决心。他给中央发了不少很长的电报，还是强调移动有困难，有危险。
叶挺认为，中共中央立足全局提出的军部转移的要求，及时而重要，应当坚决执行，不应从中作梗。他向项英明确表示：他理解党中央的意图，拥护党中央的指示。但叶挺也清楚，自己一个党外人士的意见又能算得了什么？他抱定这样的态度：自己有意见要说明白，项英听不听，那是他的事，他有决定权。
“冰冻三尺，非一日之寒。”皖南事变前后的叶、项仍是分歧不断
1940年10月，国民党第三战区司令长官顾祝同已布置了“围剿”新四军的方案。国民党方面以7个师8倍于新四军的兵力，在贵池、宁国、泾县、郎溪等地，布成袋形包围圈，企图歼灭新四军。但项英还没有下定决心按时北移和在北移中打破顽军围攻，他的思想还在撤和不撤两者之间打圈圈。叶挺处在这样一个两难的境况下，心情极其难过，把自己的处境比作“好像是夹在两个轮子中间的一粒砂子，很不好过”。
1940年11月21日，中共中央给叶、项指示：“你们可以拖一个月至两个月(要开拔费、要停止江北进攻)，但须认真准备北移。”11月24日，中共中央致电叶、项：“你们必须准备于12月底全部开动完毕。”11月30日，毛泽东做了如下分析：“日蒋决裂，日汪拉拢，大局从此有转机，蒋对我更加无办法，你们北移又让他一步，以大势判断，蒋(介石)顾(祝同)是不会为难你们的，现在开始分批移动，12月底移完不算太迟。
1940年12月，皖南的形势日趋严峻，项英急电中共中央：“近顾忽令我军改道，而桂、李在江北之军事布置，皖南顽军之暗中调动，对我包围，阻我交通，并故意对弹药遣散之推诿，如此情形，是否彼等有意阻难我们，而便于进攻江北，然后可再借口对付皖南……部队早已整装待发，两方交通因敌顽两方面不能顺利北渡……情形如此，我们的行动应如何？请考虑后即速示，以免陷于进退两难之境地。”
毛泽东代中央书记处致电项英等人，严厉批评道：“全国没有任何一个地方像你们这样迟疑犹豫无办法无决心的。在移动中如遇国民党向你们攻击，你们要有自卫的准备和决心，这个方针也是早已指示你们了，我们不明了你们要我们指示何方针，究竟你们自己有没有方针，现在又提出拖还是走的问题，究竟你们主张的是什么，主张拖还是主张走，似此毫无定见，毫无方向，将来你们要吃大亏的！”这个批评深深震动了项英。叶挺作为军长，在新四军收到中共中央严历批评后，感到惭愧，立即致电中共中央，坚决请辞。项英极力劝解，没有把叶挺辞职的电报发出去。
随后，项英开会传达中共中央电报。电报念完后，项英心情沉重地说：“大家再议一下下一步的行动方针。”叶挺严历地指出：“什么时候了，还要讨论行动方针？现在需要的不是讨论，而是决定走哪条路线。”项英也感到自己说得不妥：“就按军长说的，挑选决定一条路线。”参谋长周子昆提出三条路线供选择。在确定突围路线上，叶、项再次出现严重分歧，会议不欢而散。
听到项英死讯后，叶挺称“项英也是一有志气有才干的英雄”
最终的突围路线是按照项英提出的方案走的。由于转移时间和转移路线都是在受到党中央批评之后临时决定的，因而全军的序列编组和政治动员也都显得很乱。这时我皖南部队共有9000余人，编成三个纵队，分三路开进。新四军前进到茂林地区时，已经进入国民党顽军袋形包围圈之内。叶挺主张付出一些代价突破在前堵截的星潭顽军防线，项英一直犹豫不决，在形势十分危急的情况下，新四军领导层为讨论是否攻打星潭的会议一直从下午3时开到夜间10时，长达7个小时，得不出结论，使新四军失去了突围的最后时机。这就是皖南事变中令人惊诧的“七小时紧急会议”。叶挺终于忍无可忍，气愤地对项英、袁国平、周子昆说：“现在我们陷入了重重包围，不打一场恶仗不花一些代价，是冲不出包围圈的。时间就是胜利。不能总是犹豫不定，总是没有决心。你们的意见到底怎么样？请快说出来。我的态度是，错误的决定我也服从。现在请项副军长作决定吧，你决定怎么办就怎么办。”
最终，项英没有同意叶挺攻打星潭的主张，决定部队重新由原路折回，改向西南前进，使得已经取得一线转机的新四军陷入绝境。
1941年1月9日，阴雨绵绵。军部到达高坦后，项英与袁国平、周子昆、秘书长李一氓等人听着茂林方向传来密集枪声，感到形势不妙。这时军部参谋叶超建议军首长在一起再研究一下行动方案。周子昆即让他去请叶挺军长。叶超来到百米之外的徐家祠堂，向正在里边烤火的叶挺汇报了情况。还没等叶超说完项英正在等他去商议，叶挺就说：“还有什么好研究的，只有坚决打出去！”见此情况，叶超不敢回去，就蹲下一起烤火。
这时，项英一行久等不见叶挺，也不见叶超，在雨中听到密集的枪声，错误地以为敌人很快就会逼近，便与一行人爬上北面的山坡。叶超在叶挺那里烤了一会火，对叶挺说到外面看看情况，去回复项英等人。叶超到项英等人原来的地方一看，人都不见了，就回来报告叶挺。叶挺找当时来东南局任副书记才两个月的饶漱石商量。叶、饶马上向中共中央发电报，报告项英等“率小部武装不告而去，行踪不明”。中共中央电告叶挺：“中央决定，一切军事、政治行动由叶军长、饶漱石二人总负责，一切行动决定由叶军长下。”
在失去星潭突围这一最好战机之后，叶挺根据中央的电报精神，组织部队分批突围，以保存实力。9000余人的皖南新四军部队，最后突围出去的总共有1000余人。在饶漱石的建议下，为营救被困在山上的部队，叶挺下山与敌谈判，结果被扣入狱。项英、袁国平、周子昆3人在离开部队后，见满山都是敌人，又折回来随大部队行动。袁国平受伤后，为了不拖累战友而自杀。项英与周子昆携带著作为新四军经费的金条，却引来了杀身之祸。他们在一个叫蜜峰洞的山洞中熟睡时，被叛徒刘厚总杀害。
1月15日，中共中央发出了关于项英、袁国平错误的决定。决定指出：“对于中央的不尊重，3年中已发展至极不正常的程度……过去的张国焘与现存的项英、袁国平，都因不服从中央而失败。”决定还说项英、袁国平“踏上了与张国焘相类似的覆辙”。决定提出：“在全党全军的高级干部中宣布中央决定，开展反项英、袁国平的斗争，但暂时不得向下级传达，尤不得向党外宣布。”
听到项英的死讯后，已被关押在江西上饶集中营的叶挺对探狱的朋友说：“项英也是一有志气有才干的英雄。他的重大失误不是与我合作不好，而是对中共中央一再要他提高政治警惕性的指示置若罔闻，竟然完全按国民党顽军设计的陷阱走，最后铸成大错。”
叶挺1946年经党中央营救出狱后，不幸罹难于“四八”空难。