1958年9月，即中共中央作出《关于在农村建立人民公社问题的决议》后1个月，湖阳乡的6个高级农业社、1个渔业社和28个私营工商业户便组织起全县第一个人民公社，命名为红旗人民公社，全社9142户。随之全县兴起大办人民公社的热潮，仅1个月时间全县便实现了人民公社化。原11个乡镇148个高级农业社分别改建组成红旗、钢铁、钟山、原子、东风、光芒、卫星、宝庆、长江、火箭等10个人民公社，平均每公社8750户，原区乡行政建置同时被废。公社下辖生产大队，大队下辖生产队，全县共有大队120个，生产队1133个。1959年1月，人民公社名称一律改以原乡镇行政名称命名。1961年根据中央《关于改变人民公社基本核算单位问题的指示》精神，社队规模普遍缩小，全县析为34个人民公社、303个大队、3874个生产队。其后，人民公社建置历经调整。1983年，全县有公社31个、生产大队325个、生产队4401个。
人民公社是政社合一的集体经济组织和基层政权机构。工、农、商、学、兵五位一体，统归公社领导。建社之初，强调“一大二公”，农林牧副渔统一经营，公社、大队两级核算。生产管理实行军事化，按团、营、连、排、班编制组织劳力，统一调配，统一指挥。生活上实行集体化，办公共食堂。当年，全县共办食堂4378个，收回社员菜地4万余亩，社员全部按粮食定量凭饭票到食堂就餐。同时还办起了托儿所、敬老院等各类福利组织。由于受“左”的思潮影响，人民公社在计划上搞高指标，大搞高额丰产田等，强迫命令瞎指挥盛行，挫伤了农民群众的积极性，农村经济遭到一定程度的破坏。
1961年，中共中央《农村人民公社工作条例》下达后，县委开始纠正人民公社所出现的问题。各公社相继召开整风整社会议，停办公共食堂，认真清理退赔“共产风”时占用农民的房屋、牲畜、用具等。同时在全县推行包产到队、定产到田、责任到人的“责任田”。1962年2月，中央提出“三级所有，队为基础”，县委在取得试点经验后，将全县生产队全部改为基本核算单位，生产队规模亦同时划小，由1961年的1036个划为3612个，生产队农户平均由83户缩小为26户。是年，除薛津公社118个生产队经地委批准未实行责任田外，全县实行责任田的生产队3355个，占生产队总数的86.6％。但“责任田”实行不久，即因遭到批判而被纠正。生产队改为基本核算单位后，普遍实行“四固定”到队，即由大队将土地、劳力、耕畜、农具固定到队，由生产队统一安排组织生产。生产资料由生产队自购、自置、自用，农副业收入统归生产队所有，生产队自行分配。这一改变，使组织生产和收益分配的单位统一起来，农民生产积极性得以调动。生产队分配办法实行午、秋两次预分，年终决算。社员口粮分为基本粮、劳动粮和照顾粮3部分，按人口和工分比例分配。社员从集体分到的粮食人均为：1973年285.5公斤，1975年290公斤，1978年324公斤。从集体分到的现金(含口粮折价)人均为：1971年106元，1975年100元，1978年199.3元。
1964年后，全县开展农业学大寨运动。其间，农村进行了大规模农田基本建设，大力推行农业机械化，农业生产条件得到改善，粮食产量提高。1978年，全县粮食亩产平均为278.5公斤，比1966年的228公斤增长近21％。在学大寨运动中，先进典型不断涌现。大桥公社红星大队原是个地薄人贫、易旱易涝的穷地方，经过改土改田，兴修水利，几年面貌大变。1970年8月，安徽省革命委员会主任李德生带领全省地、市主要领导到红星参观，提出“南学红星，北学郭庄”的口号。继红星大队后，当涂在芜湖地区名列前茅的先进单位还有龙山桥公社太仓大队、塘南公社大姜大队、博望公社联村大队和黄池公社南社大队、福光大队等。1976年10月，全县农业学大寨成果在北京农业展览馆展出。1977年5月，当涂县被评为芜湖地区农业学大寨先进县。
由于受“左”的干扰，在学大寨过程中片面强调抓以粮为纲，“劳力归田”；经营管理上集中过多，限制过死，缩小农民自留地，农民没有生产自主权；放松了全面发展，甚至把社员的正当工、副业当作资本主义倾向批判。1975年，县委派工作队到丹阳、博望、新博等地开展对“一打(外出打铁)，二挂(挂粉丝)，三扩大(扩大开荒地)”的批判，挫伤了农民发展多种经营的积极性。