1935年5月中旬,党中央、军委决定中央红军主力继续北进,并由九军团担任后卫。20日,罗炳辉率部随红一、红三、红五军团和中央、军委纵队之后,由西昌附近开始向北移动。
此时,西昌的国民党军察觉红军北进,趁机反击,妄图“吃掉”担任后卫的红九军团。罗炳辉指挥部队阻击追敌,边打边撤,还选择有利地形,接连在礼洲镇以南和泸沽前线组织反击,打垮了敌人,还抓到100多名俘虏。这里的彝族群众,看到俘虏正是压迫他们的反动官兵,进一步消除了对红军的怀疑,增加了对红军的信任感,对红军顺利通过大凉山彝民区起到很好的作用。
6月初,红九军团跨过大渡河,进到泸定城。形势突然严峻起来:天全河水深流急,难以徒涉,河上铁索桥全被破坏,红军主力北上的道路受阻,而附近的国民党军已经迫近,红军主力处境危险,唯一出路是突破天全。3日,罗炳辉接到军委电令,要求九军团以一部迅速占领天全。于是,他于当天下午率第八、第九两个团向100多里外的紫石关进发。政委何长工率第七团留在泸定,继续执行后卫任务。
罗炳辉在紫石关不顾途中因受寒患病发烧,仔细察看地图,询问天全河的水势、渡口,向干部传达了关于夺取天全的命令,进行了战斗部署和动员,接着说:“我们要不惜任何代价,拿下天全,掩护主力通过天全向北迸发。现在是我们共产党员、革命战士经受考验,为人民、为革命贡献力量的时候了。我们一定要完成这一光荣任务。”“只要我们的红军主力存在,中国革命总会取得胜利,我们虽死犹生。”罗炳辉的动员,成为红九军团指战员夺取天全的巨大力量。
6月4日夜,罗炳辉拄着拐棍,指挥队伍悄悄地从夹金山南麓没有人烟的崇山峻岭之中,披荆斩棘,开出一条路来,到达天全河的上游,然后涉过由雪山融化的寒冷刺骨的河水,在5日拂晓前向天全城突然发起猛烈攻击,守城的川军晕头转向,不知红军有多少,吓得慌忙弃城逃跑。罗炳辉带着重病指挥部队夺取了天全城,又一次使红军转危为安。当党中央、军委纵队及红军主力通过天全时,罗炳辉昏倒在大树下,经3小时抢救才苏醒过来。
在夺取天全过程中,何长工率第七团在泸定城与追击的川军隔河对战,阻滞其前进,为夺取天全,掩护党中央、军委纵队及主力前进,赢得了宝贵的时间。
罗炳辉率红九军团夜袭天全立奇功,军委又一次传令嘉奖,赞誉九军团为“战略轻骑”。
中央红军主力为了与红四方面军会合,从宝兴、芦山北进。担任后卫的红九军团,多次打退尾追的敌人,于6月17日翻过夹金山,第二天到达懋功城,与红四方面军会师,并开始短期休整。
7月21日,军委决定红一方面军进行整编,将第一、三、五、九军团分别改编第一、三、五、三十二军。红九军团改为红三十二军后,罗炳辉改任军长,部队编为第九十四师,辖第七六六、第七六七团。军委另将红四方面军第三十一军第九十二师暂归红三十二军指挥。
8月上旬,党中央在川北松潘县的毛儿盖召开政治局会议,确定红一、四方面军北上创建川陕甘苏区根据地。会后,军委决定红一、四方面军混编为左、右两路军,红三十二军在左路军,由红军总司令朱德、总政委张国焘率领。8月15日,左路军开始向川北的阿坝前进,罗炳辉率红三十二军负责殿后。但过草地刚走了两天,张国焘就强令部队向南回返,开始搞分裂活动。对于张国焘的作为,罗炳辉和红三十二军广大指战员甚为不满。
张国焘看到红三十二军抵制他的错误路线,便蓄意要搞垮罗炳辉带领的这支部队,把包括政委何长工、政治部主任黄火青、供给部长赵镕等一批骨干先后调走,并派进执行他那条路线的人。罗炳辉对张国焘的阴谋虽进行抵制,但无能为力,为了保存这支部队,只好顾全大局,忍辱负重,并经受了严峻的考验。
1935年冬,张国焘率左路军南下,红三十二军担任后卫。一次,张国焘命令红三十二军在一个要道上守3天。罗炳辉深知张国焘的险恶用心,还是执行了命令,打退敌人多次进攻,表现出顽强的战斗精神。但由于张国焘的错误路线,红三十二军和左路军其他部队一道,往返于雪山、草地之间,历尽艰辛,伤亡很大,被迫于次年2月转移到西康甘孜(今川西北的甘孜县)、炉霍一带。
1936年4月中旬,罗炳辉奉命率红三十二军执行迎接红二、六军团的任务,从川西的道孚出发南进,于6月3日在理化(今称理塘)县城以南的甲洼一带,同红六军团的先头部队胜利会师。
同年7月,党中央决定红二、六军团组成红二方面军,同时决定将红三十二军划归红二方面军建制。这样,张国焘妄图搞垮红三十二军的阴谋更难以实现了。
红三十二军改归红二方面军建制后,罗炳辉仍任军长,袁任远任政治委员,郭鹏任参谋长,李干辉任政治部主任。下辖两个师:第九十四师,由原红九军团的部队编成,肖新槐任师长,幸世修任政委;第九十六师,由原红二军团第五师改称,王尚荣任师长,谭友林任政委。红三十二军改变建制,不论对红三十二军全体指战员来说,还是对罗炳辉本人,都是有历史意义的大事。
7月上旬,红二、四方面军开始继续长征。罗炳辉率红三十二军奉命担任后卫。国民党军为阻止红军北上,多次派骑兵来骚扰破坏。红三十二军不断与敌人战斗,边打边走。一次,100多敌骑飞奔而来,部队按照罗炳辉布置打骑兵的办法,按“站”、“跪”、“卧”三种队形摆好阵势,待敌骑临近时,步、机枪一齐开火,给敌骑以沉重打击,使其数日不敢再来捣乱。在过草地时,罗炳辉坚持步行,把牲口让给病号骑,把自己携带的炒面分给战士吃。指战员们团结互助,克服难以忍受的困难,于9月上旬到达甘南的哈达铺。
为了分散国民党军的注意力,红二、四方面军分别向东、向北挺进。罗炳辉率部向东进发,于9月18日到达甘东南的成县,进行宣传、扩红、筹款和赶制军服。这时,在朱德总司令的亲自干预下,原红九军团供给部长赵锫调回红三十二军任原职。他是罗炳辉的红管家,为部队解决吃、穿、打、用而日夜操劳。在一周内,红三十二军筹款仅银洋达万元,赶制军服2500套,使当时约36%的指战员换上了新装。另外,还给每人发了一块银洋的零用钱,共发出约7000元。这时,从西和县城出犯的国民党军两个团,企图阻拦红军北进。罗炳辉奉命率九十四师配合红四师,在大坝附近夹击该敌,予敌以沉重打击,仅俘虏的即达300余名。
大坝战斗后,罗炳辉率红三十二军奉命向北挺进,连续行军,渡过渭水,越过西(安)兰(州)大道,于当年10月22日到达将台堡一带,与红一方面军会师(红四方面军于10月9日在会宁城与红一方面军会师)。从而实现了党中央关于红军三大主力会师的决定。罗炳辉和他率领的红三十二军,作为原是红一方面军的一支部队,在历经说不尽的艰难曲折后,又能同老战友重逢,真是悲喜交集。罗炳辉感到自慰的是,不管怎样困难,他总算是把这支队伍带到党中央、军委身边了。
红军三大主力会师后,红三十二军进行整编,由两个师6个团缩编为3个团,即二八O、二八二、二八六团,随即参加了土地革命战争时期的最后一战——山城堡战役。
当时,蒋介石认为红军经过艰苦的长征,力量锐减,于是调集10多个师,企图一举歼灭红军,摧毁陕北革命根据地。党中央、军委为“教训”敌人,集中红一、红二、红四方面军的主力,利用有利地形,于11月20日在环县以北的山城堡地区,向国民党军第七十八师发起猛烈攻击,歼其1个多旅。罗炳辉带着红三十二军勇猛冲杀,消灭敌人1000多名,抓到不少俘虏。这一仗,给胡宗南部队以沉重打击,迫使蒋介石停止对陕甘苏区的进攻,壮大了红军的声威,贯彻了党中央“逼蒋抗日”的方针,促使国民党内部的分化。不久,发生了西安事变。
在山城堡战役期间,前敌总指挥彭德怀曾到红三十二军视察。他对该部团以上干部讲话时说:“罗胖子(指罗炳辉)有办法呀,很能打仗,既懂战术,又懂技术,举枪就能打鸟,技术还不高吗?他对部队要求很严,积极寻找战机,主动灵活,力求每战必胜。九军团在长征中担负了掩护红军主力北上的繁重任务,这个任务完成得好。特别是九军团独立行动那一段,对指战员们更是一次严峻考验,这与罗胖子的指挥是分不开的。”彭总对罗炳辉的评价,不仅对他本人,对红三十二军指战员,都是巨大的鼓舞。
山城堡战役胜利后,罗炳辉率红三十二军进到陕西西部的栒邑(今称旬邑)地区休整。
1937年2月,党中央、军委为援救在甘肃河西走廊遭受严重损失的西路军,决定由红四、红二十八、红三十一、红三十二军等部组成援西军,由刘伯承任司令员,张浩任政委,罗炳辉任副司令员。红三十二军在罗炳辉率领下,星夜西进,后因情况变化停止前进,只收容到一些失散的红军战士,使他们重新回到了党的怀抱。
4月底,罗炳辉率红三十二军回返到陕西富平县十八坊。这时,红二方面军总指挥贺龙到红三十二军视察,当贺总得知他们1个团还有3个建制连、450多人时,意味深远地说:“不容易呀!经过二万五千里长征,剩下这点人都是红军战土啊,这是党的宝贵财富、革命的种子,要播到全国去。”5月,罗炳辉调离红三十二军,先后在抗大和中央党校学习。
同年7月,抗日战争全面爆发,国共两党实行合作抗日。8月,红军改编为国民革命军第八路军,红三十二军编入第一二〇师第三五九旅为七一八团,参加伟大的抗日战争。