毛泽东回到红四军主持工作以后，为了开好红四军党的九大，同朱德、陈毅一起作了很多准备工作。他们对部队和党内存在的各种问题进行深入调查研究，并和大家共同研究这些问题产生的原因和解决的办法。根据中央九月来信的精神和创建红军以来的经验，以及对红四军状况的调查，毛泽东起草了中共红四军第九次代表大会决议。
1929年12月28日、29日，具有历史意义的中共红四军第九次代表大会在福建上杭古田召开（简称古田会议）。大会仍由陈毅主持，他传达中央九月来信，以及中央关于开除取消派陈独秀等党籍的决议案，并作反对枪毙逃兵的报告。毛泽东作政治报告，并有多次讲话。朱德作军事报告。到会代表
①指陈独秀当时在中国共产党内散布托派观点、成立小组织等反党活动。
热烈地讨论了中央九月来信，总结了经验教训，统一了思想认识，一致通过了毛泽东起草的八个决议案（总称《中国共产党红军第四军第九次代表大会决议案》，又称《古田会议决议案》），其中第一部分《关于纠正党内的错误思想》是决议案的核心部分。
决议案规定了红军的性质和任务，指出“红军是一个执行革命的政治任务的武装集团”，规定红军除了打仗消灭敌人的军事力量之外，还要担负起宣传群众，组织群众，武装群众，帮助群众建立革命政权以至建立共产党的组织等项重大任务。决议批评了不愿意做根据地建设工作的流寇思想，指出“一切流寇思想的表现，极大地妨碍着红军去执行正确的任务”。
决议案明确军事和政治的关系，指出“军事只是完成政治任务的工具之一”，那种认为军事和政治是对立的，军事不要服从政治，或者以军事来指挥政治的单纯军事观点是完全错误的。
决议案肯定党对红军的领导原则，要求加强党的思想建设。指出：“红军第四军的共产党内存在着各种非无产阶级的思想，这对于执行党的正确路线，妨碍极大。若不彻底纠正，则中国伟大革命斗争给予红军第四军的任务，是必然担负不起来的”。为此，决议案分析了红四军党内各种非无产阶级思想的表现和来源并提出纠正的方法。
决议案在强调党的思想建设的同时，又指出必须加强党的组织建设，要在红军中健全党的各级组织，“厉行集中指导下的民主生活”。决议批判了极端民主化思想和非组织观点等错误倾向，指出它的根源是小资产阶级的个人主义和自由散漫性，其结果将会削弱以至完全毁灭党的战斗力，使党担负不起斗争的责任，由此造成革命的失败。
古田会议总结了中国共产党建军方面的经验教训，划清了无产阶级军队和一切旧式军队的界限，解决了如何将以农民和其他小资产阶级为主要成分的中国红军，建设成为党领导下的新型人民军队的根本问题。大会所作出的决议，是我军建设的纲领性文献，不但在红四军实行了，后来各地红军都先后照此来做，对党和人民军队的建设发挥了重要的长时期的指导作用。
大会选举毛泽东、朱德、陈毅等11人为中共红四军前委正式委员。毛泽东重新当选为中共红四军前委书记。
古田会议，由于条件成熟，准备充分，开了两天就胜利结束了。会后，决议案印发到部队，供大家学习和贯彻执行，在红四军党内军内产生了深刻的影响。红四军随后向党中央的报告中说到：“全军第九次代表大会，接受中央指示，对于各种工作路线都有具体决定，九次大会的影响深入在四军同志的脑中，的确九次大会是四军党第一幕重要的历史”。
红四军党的七大至古田会议期间，是中国人民军队发展史上一个很重要的关键时期。红四军主要领导人对建军问题艰苦探索，走过了一段曲折的历程，最终在党中央正确意见的指导下，取得了一致的认识。
在这段时间内，李立三和周恩来对毛泽东的依赖和支持，以及中央九月来信的形成，对统一红四军党内的思想，开好古田会议，起到了重大的作用。当然，如果没有1929年4月5日毛泽东代表红四军前委给中央的复信，以及其他有关红四军革命斗争经验的总结，单靠红四军党的七大决议和陈毅的汇报，也很难形成中央的正确意见和九月来信。
在毛泽东和李立三的关系中，李立三支持毛泽东在红四军前委的正确领导，是他们在安源工运中共同战斗之后又一件值得称道的事。