在震惊中外的皖南事变中，张铚秀率新1团为左纵队前卫。1941年1月5日，部队进至茂林地区，他发现情况异常，隐约可见两侧有国民党部队出现，即派出侦察分队在两侧警戒。7日7时，新1团到达大康王东南，即遭顽军52师两个营攻击，由于张铚秀有预先准备，指挥全团迅速展开，他令1营抢占裘岭以西制高点，2、3营抢占两翼山头阵地。顽军企图将新1团围歼于大康王谷地，不断增兵，向新1团轮番攻击，双方展开了激烈的山头争夺战，顽军终于死伤枕藉，狼狈溃退。8日，新1团与老1团一道涉水向守榔桥河顽军52师攻击，经激战强行登岸建立了桥头堡阵地，打开了向东北方向突围的道路。下午4时，新1团在行进中突然接到支队命令，回撤向西北方向军部所在地靠拢。当晚支队与军部失掉联系，支队司令员傅秋涛当即决定单独突围，由新1团掩护支队部和老1团，然后尾随老1团突围。新1团又一次付出代价，回头重新攻占已被敌占领的裘岭一线阵地。张铚秀指挥全团与敌激战一整夜，天明后发现老1团大部尚未突出去，而突破口已被顽军40师重兵封锁，他决定新1团坚守磅山及董家山制高点，伺机突围。在这块阵地上，张铚秀把老1团、支队特务营和支队机关等单位人员收拢起来，把马夫、挑夫、伙夫都组织起来投入战斗，整整坚守了三天三夜。战斗中，他亲自端一挺机枪向顽军扫射，打退了顽军一次次冲锋，政委丁材章、参谋长徐赞辉都先后负伤，他推定特派员雷耿代理政委。12日凌晨，趁着细雨浓雾，他令3营用刺刀在前面开路，从西北方向冲杀突出重围，代政委雷耿在突围中牺牲。全团除1营失掉联系外，尚存200余人。为隐蔽行动，保存力量，决定分批过江。他自带60多人，与追击搜索的顽军周旋一个多月，于2月底在铜陵、繁昌之间的团洲附近过了长江，到达巢无根据地。3月底，张铚秀受组织委派，同罗湘涛一起带领几十名干部，通过敌人封锁线，到新四军军部驻地盐城华东党校学习。12月，学习结束后他随傅秋涛到皖江根据地新四军7师，被任命为56团团长，并将师下辖的白湖团和巢湖、巢南两个大队调归他指挥。56团主要任务是保卫巢无根据地，与日伪顽军在巢湖西区、白湖地区作斗争。3月，56团和57团各抽一部与地方武装合编组成含和独立团，张铚秀指挥56团配合该团在巢县、含山、和县地区连续攻克娘娘庙、百旺市、螺丝滩、南义等伪军据点，打开了含和地区的抗战局面。