1935年10月红军长征到达吴起镇后，李一氓被调去担任毛泽东的秘书。11月初，李一氓随毛泽东沿着洛河经王家坪到甘泉县，同去的有彭德怀、贾拓夫，一行共4人到甘泉见到徐海东(红十五军团司令)、程子华(政委)、郭述申(政治部主任)后，毛泽东问询了红十五军团的情况，特别问到榆林桥和劳山打东北军的情况以及东北军战斗力的估计等。

　　11月20日红十五军团跟东北军在直罗镇交火，歼灭东北军109师，击毙师长牛元峰，俘敌5000余人。毛泽东以中华苏维埃共和国临时中央政府主席的名义亲自起草了一封《致东北军五十七军军长董英斌的公开信》。信中有这样的句子：“11月21日之役，足下亲率四师之众，葫芦河边，老人山上，望远镜中，自当历历在目。109师一上战场全军覆没，贵军长亦不得不星夜潜逃，不逃则已，一逃二百余里，暂借合水聊定惊魂。”书信是用浅近的文言文写的，李一氓拿去油印了100余份，指示释放俘虏时发给他们，让他们带回东北军去。

　　两个月后，李一氓奉命调任新组建的陕甘省委宣传部任部长。1936年2月起，李一氓代表省委住在甘泉县东面的临真，帮助和指导县委的工作，组织和扩大县的武装，为参加有建制的红军主力作准备，并想方设法完成征集公粮和草料的任务;同时，做一些党和群众的工作。

　　1936年6月12日，李一氓离开临真县，于17日到达瓦窑堡(今子长县)看望原干部团的老同志。当时的中央机关单位、红军大学都在那里。21日，瓦窑堡遭袭击，中央机关上千人撤退到保安(今志丹县)，李一氓先到保安，再到吴起，向新组建的陕甘宁省委报到，仍任宣传部长。期间，李一氓带一个骑兵排，在宁夏东部冒着生命危险四处奔波，主要任务是发动群众，建立党的基础，同时调查道路和黄河的渡河情况。期间，李一氓等筹集到了一批粮食和家畜(充当军粮)，为解决部队的供给作出了贡献。

　　1936年10月9日，红军一方面军和四方面军在甘肃会宁会师。10月2日，一方面军和二方面军在甘肃静宁以北的将台堡会师。这时三个方面军都集结在陕西的安边、宁夏的盐池、预旺之间进行休整。李一氓作为党在这个地区活动的地方代表，把上千只羊移交给四方面军作为供给。

　　1936年12月12日西安事变爆发后，李一氓接到电报，得知中央调他去保安，并以毛泽东私人代表的身份回四川做刘湘的统战工作，后因交通受阻未能成行，遂临时留在西安市区的中共陕西省委工作，仍担任宣传部长。当时宣传部的任务是每天把延安的电讯收下来编写油印成新华社通讯稿，向西安的党、政、军和新闻机构发送。

　　在此期间，李一氓协助陕西省委，在汉中地区、关中地区进行中共党组织的恢复、建立工作，取得了相当的进展。