1941年1月，蒋介石为首的国民党发动了震惊中外的“皖南事变”。该事变发生于民国30年（1941年）1月4日－1月14日，是抗日战争时期中华民国辖下的国民革命军第三战区部队与新四军之间的一次冲突事件，事件中，新四军所属军部兵力与皖南部队遭到了严重的损失。一般认为，此事件起因为此前黄桥事件，是国民政府对黄桥事件的报复行动。
皖南事变发生后的1941年1月17日，周恩来在重庆《新华日报》上发表亲笔题词：“千古奇冤，江南一叶；同室操戈，相煎何急？！”表达了中国共产党人和一切正义的人们对国民党顽固派发动又一次反共内战的愤怒和谴责，这也是皖南事变被称为“千古奇冤”的由来。
王培臣回忆说，下半夜冲到一处，只见遍地都是新四军，以为大部队宿营，于是倒头便睡。凌晨，唤醒大家起来，才发现全是新四军遇难的无头烈士（被敌人残忍地全部割下头颅）。
1941年1月6日，新四军军部及所属部队共9000余人，奉命由皖南北移抗日，于安徽泾县茂林地区突遭国民党顽固派8个师共8万余人的围攻堵截，激战八昼夜，终因寡不敌众，弹尽粮绝，最后突围出去2000余人，其余大部牺牲和被俘。这就是震惊中外的皖南事变。
王培臣是突围出来的幸存者之一。作为新四军第2支队作战科长，王培臣对当时之处境，早就有一种难言的预感，常向支队领导建议准备方案。当时第2支队在突围中为中路纵队（军部随中路纵队之后跟进），1月4日冒暴雨于午夜渡过章家渡的舒溪到达茂林东北的风村。6日战斗即打响。王培臣按支队首长的指令，带领一个侦察班分别到新、老3团传达作战命令，协助指挥榧岭、星谭和山口（百户坑口）战斗。8日和9日，第2支队在高潭地区组织防御，掩护军部行动，战斗激烈，部队伤亡较大，与敌打成胶着状态，晚上才得知中共中央决定撤销项英、袁国平、周子昆等人职务，部队由叶挺、饶漱石指挥的决定。
10日至13日，第2支队占领石井坑阵地，抗敌围攻。当时部队英勇顽强，王培臣在新、老3团阵地之间飞奔，同时还担负联系左路第1支队和右路第3支队的任务，协调战斗，收拢被打散的人员继续投入战斗。整个石井坑周围的战斗极为惨烈，据突围出来的王东平、阙中一、王荣光、张日清等人回忆，战斗中看到王培臣1.8米多高的身影带着侦察员，冒着敌人猛烈的炮火，在各团营之间飞跑，传达命令，协助指挥作战，其英勇与威猛，至今难忘。
13日下午4时左右，军部决定突围。第2支队分两路向西北方向突围，预定在铜（陵）、繁（昌）之间渡过长江到达无为县。第2支队突围开始时只余近千人，陆续收拢其他部队后达2000人。部队在首次攻击受挫后，退回狮形山与香炉东之间。再战，王培臣和新3团团长熊梦辉在前头带队，与敌激战，并会合了突围出来的支队副司令员冯达飞等400余人，直奔章家渡。
14日晨5时许，天刚破晓，冲到了章家渡对面的舒溪南岸，不知敌人新7师早已布防。于是决定百余人在南岸掩护，由王培臣和新3团团长熊梦辉、参谋长张日清、主任阙中一率百余人先行强渡。冲到舒溪中间沙洲时，遭敌猛射，大批战友倒在水里，王培臣大怒，端着机枪冲在最前面，大喊着激励大伙儿冲锋。
新3团参谋长张日清赶紧拉王培臣卧倒，这时，一颗子弹射来，打断王培臣右手腕（后被评为二等甲级残废），又穿过新3团2营政委黄步忠的头部（当场牺牲），再穿过通讯班长叶石家的左腰部。部队因伤亡过大，退回到南岸，王培臣等300多人被敌重兵三面追击围堵，决定分成几股突围。王培臣与王荣光（解放后任江苏省军区副政委）、阙中一（解放后任东海舰队参谋长）等与敌背水一战，沿途两侧尽见牺牲的烈士和伤员，枪炮震耳，尸横遍野，血流成河，真是惊天地、泣鬼神，天地为悲。
王培臣回忆说，下半夜冲到一处，只见遍地都是新四军，以为大部队宿营，于是倒头便睡。凌晨，唤醒大家起来，才发现全是新四军遇难的无头烈士（被敌人残忍地全部割下头颅）。于是，他们在绝望中奋起，途中，几次遇敌，均利用过去在赣南打游击时跟学的四川话搭腔，冒充敌人部队番号巧妙通过。一次被敌兵围住，关在一土屋中，晚上王培臣组织所有人员集中向土墙角撒尿，挖洞得以脱险。就这样，历经艰险，终于突出重围，北渡长江到达无为县集结。
皖南事变中突围到无为县的新四军部队，后来与江北游击队、挺进团等部队组成了新四军第7师。皖南事变后，王培臣调到新四军军部工作过一段时间，后谢绝了2师师长罗炳辉邀请他调到该师的要求，再次选择到第7师沿江支队兼沿江军分区担任参谋长。是皖南事变不了的情结和死难烈士的英魂召唤着他，重新回到战斗过的地方，坚持皖中抗日直到最后胜利。
