1935年12月18日，西北革命军委员十五军团七十八师骑兵团等部组北路军，任命刘志丹总指挥，北打击横山区进犯的国民党八十六师，巩固扩陕甘根据的北线阵。
刘志丹在率军北，遇习仲勋，叮咛说：“你给受整的同志捎话，让同志不有情绪，的情不放，服从中央分配，积极工，实证明我是正确的。”
李维汉在《回忆与研究》一书中，陕北肃反问题是说的：“由‘左’倾路线有清算，陕甘苏区的方干部军队干部仍戴着右倾机主义的帽子，所他的工分配，特别是一些高级干部的工分配，一般是不公正的。中央决定释放干部的工分配办法是：方干部由陕北省委负责，军队干部由军委负责。
1935年底，中央决定将横山、绥德、米脂、靖边一带的独立部队游击队整编红二十八军，任命刘志丹军长、宋任穷政委、杨森副军长兼参谋长（改任红三十军参谋长，1936年5月初在三镇南阻击敌人牺牲，年仅29岁），辖3团，共计1200余人。中央派了裴周玉担任红二十八军特派员。
1936年2月旬，红二十八军奉中央命令，由吴堡北向神木、府谷进攻，打通陕北苏区神府苏区联系，使连一片，巩固扩神府革命根据，并迅速展苏区党的组织壮方武装力量，巩固抗日方，牵制敌军，策应主力红军东征。红二十八军在短短一月内，先在清涧、绥德、吴堡、米脂等十重城镇，强有力的打击了敌人，胜利进入神府苏区。在3月20日的行军途中，群众报告敌军八十六师的一营正在前面的杨塌抢劫粮食。刘志丹向群众仔细了解了敌人的兵力、装备形，机立断，给三团分别部署了由正面主攻、切敌退路、埋伏消灭溃败敌的战任务。战斗打响，敌营乱，突围中有退路，溃逃又被埋伏的红军截住，仅1，就全歼了敌人。一仗打了威风，附近几处敌人闻风丧胆，听说刘志丹领导的红二十八军了，敢打，连夜就逃跑了。
红二十八军部队进人神府，气依寒冷，群众许指战员穿着露脚趾的鞋子，政府就动村村户户，在短短几间就给红二十八军做了2000双鞋。有不少老百姓从远赶，带特产，亲眼望刘志丹，真实意拥护陕北人民的领袖。
随军的裴周玉回忆说：
……沿途受群众的热烈欢迎。人听说刘志丹带着红军了，有些人离几十赶。记部队宿营在神木县境的一村，那，我在一穷人的破窑洞见刘志丹军长。他盘腿坐在炕头，周围的男女老少挤了几层。老乡一声一“老刘”叫他。他笑嘻嘻回答着每人提的问话，向讲着党中央陕北的革命形势，讲着在毛主席领导红军不断打胜仗的消息。
正值春节期间，老乡有人拿着红枣馍馍送给“老刘”；有人拿着鸡蛋挂面送给“老刘”；有人给神灵的供品拿向“老刘”送礼了。刘志丹不住答谢着老乡的慰问。正说话间，人群忽一颤抖着的妇女声音说：“你闪点，让我老刘。”原挤进屋的是一位白苍苍的老娘，已有70岁了，双目失明，老态龙钟。众人哄笑着问老娘：“瞎娘，你有眼睛，怎老刘呀？”
老人理直气壮辩驳说：“不见我摸不着哇！”说着，刘志丹就身站在老娘面前。老人像抓住什宝贝似的，从头顶摸脚，又从脚摸头顶，激动说：“我终见你了，你真是咱老百姓的恩人啊！”老娘真挚感情的流露，使周围不少人感动流了热泪。
原陕甘边特委书记张秀山狱，神府特委任组织部长，见了东征途中的刘志丹。两老战友重逢，分外亲切。张秀山在《我的八十五年》中写：
晚，我志丹睡在一炕谈深夜。说陕北的错误“肃反”，我仍很激愤。因直，刘志丹我些人身仍背着“右派”、“右倾机主义”的罪名。志丹说：“我底是不是‘右’派反革命（‘左’倾分子仍在散布言论），在战场让他！党中央、毛主席总有一些情搞清楚的。
候，毛泽东率红一军团红十五军团，已渡黄河，逼近同蒲铁路沿线。中央命令红二十八军从佳县北渡黄河，楔人晋西区，配合红一方面军，迅速打通走向抗日前线的路。
黄河，必须有船！
了渡黄河，刘志丹日继夜不停工，经常跑村找群众研究河水造船情况。在一风沙气，刘志丹在黄河边一位60岁的老爷促膝相谈。
老爷很严肃说：“黄河有三不：春汛不，夏汛不，凌汛不。现在春汛快了，面河套一解冻，房子的冰块一堆堆向流涌，船一水就有被撞碎的危险。”
刘志丹问：“老翁公，你的船在吗？”
“早被阎匪抢走了！有我的儿子被抓走几月了啊！老刘，你是清官，你儿子船给我夺回啊！”说着就泣不声了。
刘志丹听了老人一番诉说，安慰说：“你的儿子平安无的，我渡黄河就是收拾阎匪的！”
老工人揩干了眼泪，拉着刘志丹的手：“老刘，就是拼了我老骨头，给你船造。我亲红军送黄河！”
群众听说是给红军部队造船，积极很高，全力赴。木材不够，有的人己的门板卸拿，有的人献准备做棺材的木料。间紧迫，船工昼夜倒班，终在7内造了5条渡船。
经刘志丹的仔细观察分析岸敌情，强渡黄河的点放在神木县贺川的山坡村附近。虽岸崖陡峭，河面较窄，水流湍急，但敌人防守不严，加方是窟野河与黄河的汇处，不易被敌人觉。
红二十八军先锋队其不意渡河，被敌人现了，受机枪火力的猛烈阻击。顷刻，子弹哗哗扫，岩石火花飞溅，河面水柱乱跳。刘志丹站在河沿一面命令重火力向敌人击，一面指挥部队强渡。在密集的弹雨中，船工奋力划船，红军硬是冲岸，拔掉了两中碉堡。红二十八军三团全部相继在拂晓前渡黄河。从黑峪口、兴县城、康宁镇横扫，接二连三取了胜利。进入临县白文镇，与红十五军团的部队师了。刘志丹反复徐海东、程子华等商讨军政局势，研究敌战略。候的刘志丹有一件旧衣，白穿，晚盖。打土豪分一条旧被子，黄河让饲养员给弄丢了，同志给他弄一条被子，刘志丹挡住了，说：渐渐暖了，我不需了。现在供给紧缺，果弄被子，让战士吧。
接着，中央军委急电：令二十八军即向南黄河沿岸区进击，并相机攻占山西中阳县三镇，牵制调动敌人。
4月13日，红二十八军达三镇附近。
三镇与陕西省的清涧县绥德县隔河相望，与山西省的石楼县接壤，处在“鸡鸣惊四县”的位置。是山西中阳县靠黄河的一重渡口，南北环山，西面临水，势险，易守难攻。镇内有重兵守，沿河有坚固的工。
刘志丹亲观察形，军部的同志一块研究攻击三镇的办法，叮咛说：“越向南走，离中央总部越近，一定打三镇一仗，我千万不轻敌。次战斗是与河东整红军的安危有关。周围是白区，任何麻痹疏忽，是不容许的。”
1936年4月14日临晨，攻打三镇的战斗始了。三镇周围部阵已经被红二十八军占领，主山头的敌人在顽固据守。刘志丹十分着急，前沿阵的鳌则疙瘩山头观察战况，不幸中弹牺牲，年仅33岁。
战友在清理刘志丹衣兜的物品，除了几份党内文件六支香烟外，其它一无所有。禁不住失声痛哭。他有给己留一分钱，却革命流尽了最一滴血。
夜，红二十八军派一排，刘志丹的遗体运黄河。4月20日左右，护送了瓦窑堡北边的黑山梁。周恩听刘志丹牺牲的消息，落泪了，沉痛说：“志丹同志是一很的同志，他的牺牲是红军的重损失。我永远纪念他！”接着又指示，“刘嫂子病重，正在住医院，等几病一些再追悼。”
4月23日，刘志丹的遗体被运党中央所在瓦窑堡市。24日，各机关团体、红军部队两三千人，在城内戏台前召了隆重的追悼。周恩中华苏维埃中央政府驻西北办处主任博古（秦邦宪），先致悼词讲了话。
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