1935年5月中旬，黨中央、軍委決定中央紅軍主力繼續(xù)北進(jìn)，并由九軍團(tuán)擔(dān)任后衛(wèi)。20日，羅炳輝率部隨紅一、紅三、紅五軍團(tuán)和中央、軍委縱隊(duì)之后，由西昌附近開始向北移動。

此時，西昌的國民黨軍察覺紅軍北進(jìn)，趁機(jī)反擊，妄圖“吃掉”擔(dān)任后衛(wèi)的紅九軍團(tuán)。羅炳輝指揮部隊(duì)阻擊追敵，邊打邊撤，還選擇有利地形，接連在禮洲鎮(zhèn)以南和瀘沽前線組織反擊，打垮了敵人，還抓到100多名俘虜。這里的彝族群眾，看到俘虜正是壓迫他們的反動官兵，進(jìn)一步消除了對紅軍的懷疑，增加了對紅軍的信任感，對紅軍順利通過大涼山彝民區(qū)起到很好的作用。

6月初，紅九軍團(tuán)跨過大渡河，進(jìn)到瀘定城。形勢突然嚴(yán)峻起來：天全河水深流急，難以徒涉，河上鐵索橋全被破壞，紅軍主力北上的道路受阻，而附近的國民黨軍已經(jīng)迫近，紅軍主力處境危險，唯一出路是突破天全。3日，羅炳輝接到軍委電令，要求九軍團(tuán)以一部迅速占領(lǐng)天全。于是，他于當(dāng)天下午率第八、第九兩個團(tuán)向100多里外的紫石關(guān)進(jìn)發(fā)。政委何長工率第七團(tuán)留在瀘定，繼續(xù)執(zhí)行后衛(wèi)任務(wù)。

羅炳輝在紫石關(guān)不顧途中因受寒患病發(fā)燒，仔細(xì)察看地圖，詢問天全河的水勢、渡口，向干部傳達(dá)了關(guān)于奪取天全的命令，進(jìn)行了戰(zhàn)斗部署和動員，接著說：“我們要不惜任何代價，拿下天全，掩護(hù)主力通過天全向北迸發(fā)?，F(xiàn)在是我們共產(chǎn)黨員、革命戰(zhàn)士經(jīng)受考驗(yàn)，為人民、為革命貢獻(xiàn)力量的時候了。我們一定要完成這一光榮任務(wù)?！薄爸灰覀兊募t軍主力存在，中國革命總會取得勝利，我們雖死猶生?！绷_炳輝的動員，成為紅九軍團(tuán)指戰(zhàn)員奪取天全的巨大力量。

6月4日夜，羅炳輝拄著拐棍，指揮隊(duì)伍悄悄地從夾金山南麓沒有人煙的崇山峻嶺之中，披荊斬棘，開出一條路來，到達(dá)天全河的上游，然后涉過由雪山融化的寒冷刺骨的河水，在5日拂曉前向天全城突然發(fā)起猛烈攻擊，守城的川軍暈頭轉(zhuǎn)向，不知紅軍有多少，嚇得慌忙棄城逃跑。羅炳輝帶著重病指揮部隊(duì)奪取了天全城，又一次使紅軍轉(zhuǎn)危為安。當(dāng)黨中央、軍委縱隊(duì)及紅軍主力通過天全時，羅炳輝昏倒在大樹下，經(jīng)3小時搶救才蘇醒過來。

在奪取天全過程中，何長工率第七團(tuán)在瀘定城與追擊的川軍隔河對戰(zhàn)，阻滯其前進(jìn)，為奪取天全，掩護(hù)黨中央、軍委縱隊(duì)及主力前進(jìn)，贏得了寶貴的時間。

羅炳輝率紅九軍團(tuán)夜襲天全立奇功，軍委又一次傳令嘉獎，贊譽(yù)九軍團(tuán)為“戰(zhàn)略輕騎”。

中央紅軍主力為了與紅四方面軍會合，從寶興、蘆山北進(jìn)。擔(dān)任后衛(wèi)的紅九軍團(tuán)，多次打退尾追的敵人，于6月17日翻過夾金山，第二天到達(dá)懋功城，與紅四方面軍會師，并開始短期休整。

7月21日，軍委決定紅一方面軍進(jìn)行整編，將第一、三、五、九軍團(tuán)分別改編第一、三、五、三十二軍。紅九軍團(tuán)改為紅三十二軍后，羅炳輝改任軍長，部隊(duì)編為第九十四師，轄第七六六、第七六七團(tuán)。軍委另將紅四方面軍第三十一軍第九十二師暫歸紅三十二軍指揮。

8月上旬，黨中央在川北松潘縣的毛兒蓋召開政治局會議，確定紅一、四方面軍北上創(chuàng)建川陜甘蘇區(qū)根據(jù)地。會后，軍委決定紅一、四方面軍混編為左、右兩路軍，紅三十二軍在左路軍，由紅軍總司令朱德、總政委張國燾率領(lǐng)。8月15日，左路軍開始向川北的阿壩前進(jìn)，羅炳輝率紅三十二軍負(fù)責(zé)殿后。但過草地剛走了兩天，張國燾就強(qiáng)令部隊(duì)向南回返，開始搞分裂活動。對于張國燾的作為，羅炳輝和紅三十二軍廣大指戰(zhàn)員甚為不滿。

張國燾看到紅三十二軍抵制他的錯誤路線，便蓄意要搞垮羅炳輝帶領(lǐng)的這支部隊(duì)，把包括政委何長工、政治部主任黃火青、供給部長趙镕等一批骨干先后調(diào)走，并派進(jìn)執(zhí)行他那條路線的人。羅炳輝對張國燾的陰謀雖進(jìn)行抵制，但無能為力，為了保存這支部隊(duì)，只好顧全大局，忍辱負(fù)重，并經(jīng)受了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

1935年冬，張國燾率左路軍南下，紅三十二軍擔(dān)任后衛(wèi)。一次，張國燾命令紅三十二軍在一個要道上守3天。羅炳輝深知張國燾的險惡用心，還是執(zhí)行了命令，打退敵人多次進(jìn)攻，表現(xiàn)出頑強(qiáng)的戰(zhàn)斗精神。但由于張國燾的錯誤路線，紅三十二軍和左路軍其他部隊(duì)一道，往返于雪山、草地之間，歷盡艱辛，傷亡很大，被迫于次年2月轉(zhuǎn)移到西康甘孜(今川西北的甘孜縣)、爐霍一帶。

1936年4月中旬，羅炳輝奉命率紅三十二軍執(zhí)行迎接紅二、六軍團(tuán)的任務(wù)，從川西的道孚出發(fā)南進(jìn)，于6月3日在理化(今稱理塘)縣城以南的甲洼一帶，同紅六軍團(tuán)的先頭部隊(duì)勝利會師。

同年7月，黨中央決定紅二、六軍團(tuán)組成紅二方面軍，同時決定將紅三十二軍劃歸紅二方面軍建制。這樣，張國燾妄圖搞垮紅三十二軍的陰謀更難以實(shí)現(xiàn)了。

紅三十二軍改歸紅二方面軍建制后，羅炳輝仍任軍長，袁任遠(yuǎn)任政治委員，郭鵬任參謀長，李干輝任政治部主任。下轄兩個師：第九十四師，由原紅九軍團(tuán)的部隊(duì)編成，肖新槐任師長，幸世修任政委；第九十六師，由原紅二軍團(tuán)第五師改稱，王尚榮任師長，譚友林任政委。紅三十二軍改變建制，不論對紅三十二軍全體指戰(zhàn)員來說，還是對羅炳輝本人，都是有歷史意義的大事。

7月上旬，紅二、四方面軍開始繼續(xù)長征。羅炳輝率紅三十二軍奉命擔(dān)任后衛(wèi)。國民黨軍為阻止紅軍北上，多次派騎兵來騷擾破壞。紅三十二軍不斷與敵人戰(zhàn)斗，邊打邊走。一次，100多敵騎飛奔而來，部隊(duì)按照羅炳輝布置打騎兵的辦法，按“站”、“跪”、“臥”三種隊(duì)形擺好陣勢，待敵騎臨近時，步、機(jī)槍一齊開火，給敵騎以沉重打擊，使其數(shù)日不敢再來搗亂。在過草地時，羅炳輝堅(jiān)持步行，把牲口讓給病號騎，把自己攜帶的炒面分給戰(zhàn)士吃。指戰(zhàn)員們團(tuán)結(jié)互助，克服難以忍受的困難，于9月上旬到達(dá)甘南的哈達(dá)鋪。

為了分散國民黨軍的注意力，紅二、四方面軍分別向東、向北挺進(jìn)。羅炳輝率部向東進(jìn)發(fā)，于9月18日到達(dá)甘東南的成縣，進(jìn)行宣傳、擴(kuò)紅、籌款和趕制軍服。這時，在朱德總司令的親自干預(yù)下，原紅九軍團(tuán)供給部長趙锫調(diào)回紅三十二軍任原職。他是羅炳輝的紅管家，為部隊(duì)解決吃、穿、打、用而日夜操勞。在一周內(nèi)，紅三十二軍籌款僅銀洋達(dá)萬元，趕制軍服2500套，使當(dāng)時約36％的指戰(zhàn)員換上了新裝。另外，還給每人發(fā)了一塊銀洋的零用錢，共發(fā)出約7000元。這時，從西和縣城出犯的國民黨軍兩個團(tuán)，企圖阻攔紅軍北進(jìn)。羅炳輝奉命率九十四師配合紅四師，在大壩附近夾擊該敵，予敵以沉重打擊，僅俘虜?shù)募催_(dá)300余名。

大壩戰(zhàn)斗后，羅炳輝率紅三十二軍奉命向北挺進(jìn)，連續(xù)行軍，渡過渭水，越過西(安)蘭(州)大道，于當(dāng)年10月22日到達(dá)將臺堡一帶，與紅一方面軍會師(紅四方面軍于10月9日在會寧城與紅一方面軍會師)。從而實(shí)現(xiàn)了黨中央關(guān)于紅軍三大主力會師的決定。羅炳輝和他率領(lǐng)的紅三十二軍，作為原是紅一方面軍的一支部隊(duì)，在歷經(jīng)說不盡的艱難曲折后，又能同老戰(zhàn)友重逢，真是悲喜交集。羅炳輝感到自慰的是，不管怎樣困難，他總算是把這支隊(duì)伍帶到黨中央、軍委身邊了。

紅軍三大主力會師后，紅三十二軍進(jìn)行整編，由兩個師6個團(tuán)縮編為3個團(tuán)，即二八O、二八二、二八六團(tuán)，隨即參加了土地革命戰(zhàn)爭時期的最后一戰(zhàn)——山城堡戰(zhàn)役。

當(dāng)時，蔣介石認(rèn)為紅軍經(jīng)過艱苦的長征，力量銳減，于是調(diào)集10多個師，企圖一舉殲滅紅軍，摧毀陜北革命根據(jù)地。黨中央、軍委為“教訓(xùn)”敵人，集中紅一、紅二、紅四方面軍的主力，利用有利地形，于11月20日在環(huán)縣以北的山城堡地區(qū)，向國民黨軍第七十八師發(fā)起猛烈攻擊，殲其1個多旅。羅炳輝帶著紅三十二軍勇猛沖殺，消滅敵人1000多名，抓到不少俘虜。這一仗，給胡宗南部隊(duì)以沉重打擊，迫使蔣介石停止對陜甘蘇區(qū)的進(jìn)攻，壯大了紅軍的聲威，貫徹了黨中央“逼蔣抗日”的方針，促使國民黨內(nèi)部的分化。不久，發(fā)生了西安事變。

在山城堡戰(zhàn)役期間，前敵總指揮彭德懷曾到紅三十二軍視察。他對該部團(tuán)以上干部講話時說：“羅胖子(指羅炳輝)有辦法呀，很能打仗，既懂戰(zhàn)術(shù)，又懂技術(shù)，舉槍就能打鳥，技術(shù)還不高嗎？他對部隊(duì)要求很嚴(yán)，積極尋找戰(zhàn)機(jī)，主動靈活，力求每戰(zhàn)必勝。九軍團(tuán)在長征中擔(dān)負(fù)了掩護(hù)紅軍主力北上的繁重任務(wù)，這個任務(wù)完成得好。特別是九軍團(tuán)獨(dú)立行動那一段，對指戰(zhàn)員們更是一次嚴(yán)峻考驗(yàn)，這與羅胖子的指揮是分不開的?！迸砜倢α_炳輝的評價，不僅對他本人，對紅三十二軍指戰(zhàn)員，都是巨大的鼓舞。

山城堡戰(zhàn)役勝利后，羅炳輝率紅三十二軍進(jìn)到陜西西部的栒邑(今稱旬邑)地區(qū)休整。

1937年2月，黨中央、軍委為援救在甘肅河西走廊遭受嚴(yán)重?fù)p失的西路軍，決定由紅四、紅二十八、紅三十一、紅三十二軍等部組成援西軍，由劉伯承任司令員，張浩任政委，羅炳輝任副司令員。紅三十二軍在羅炳輝率領(lǐng)下，星夜西進(jìn)，后因情況變化停止前進(jìn)，只收容到一些失散的紅軍戰(zhàn)士，使他們重新回到了黨的懷抱。

4月底，羅炳輝率紅三十二軍回返到陜西富平縣十八坊。這時，紅二方面軍總指揮賀龍到紅三十二軍視察，當(dāng)賀總得知他們1個團(tuán)還有3個建制連、450多人時，意味深遠(yuǎn)地說：“不容易呀!經(jīng)過二萬五千里長征，剩下這點(diǎn)人都是紅軍戰(zhàn)土啊，這是黨的寶貴財(cái)富、革命的種子，要播到全國去?！?月，羅炳輝調(diào)離紅三十二軍，先后在抗大和中央黨校學(xué)習(xí)。

同年7月，抗日戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，國共兩黨實(shí)行合作抗日。8月，紅軍改編為國民革命軍第八路軍，紅三十二軍編入第一二〇師第三五九旅為七一八團(tuán)，參加偉大的抗日戰(zhàn)爭。