在东征红军取得战役初期重大胜利的形势下，毛泽东同彭德怀于1936年3月1日致电周恩来、刘志丹、宋任穷并告秦邦宪、李维汉等，通报敌军动态和红军争取打第二个胜仗的问题。电报请周恩来直接指挥红二十八军及吴堡、佳县、绥德、米脂地方部队，大举袭敌堡垒，扩大胜利；无定河以西部队须多调向东岸，与神木、府谷红军连成一片，企图夺取一二个城。

　　遵照毛泽东和彭德怀的指示，红二十八军在周恩来的指挥下，开始由清涧、绥德等地向神府方向进军。在进军途中，红二十八军第三团团长杨琪在3月9日的绥德岱王庙战斗中，不幸头部中弹，壮烈牺牲，年仅41岁。

　　3月20日，刘志丹、宋任穷率领红二十八军进入神木县境内，并在当天和第二天，先后取得了桃柳沟和杨实墕村两次战斗的胜利。3月24日，红二十八军包围了驻守沙峁镇的晋绥军骑兵旅孙长胜部的3个连，准备聚而歼之。第二天，驻守沙峁的晋绥军乘隙而逃，沙峁镇获得解放。驻瓦罗、栏杆堡、石窑的国民党军闻讯后，纷纷撤离，龟缩回府谷县城。至此，国民党当局对神府苏区的第三次军事“围剿”被彻底粉碎。

　　根据中央军委的统一部署，3月31日拂晓，刘志丹、宋任穷率领红二十八军强渡黄河，并一举攻克山西兴县罗峪口镇，歼敌一个营。次日，又攻克黑峪口镇，并扫除了罗峪口至黑峪口之间黄河东岸的封锁线。随后，红二十八军与红十五军团会合。

　　4月上旬，西北革命军事委员会以随红一方面军主力部队东征的陕北黄河游击师600多人为基础组建了红三十军。阎红彦任军长，蔡树藩任政委，杨森任参谋长，杜平任政治部主任。随后，红三十军被编入中国工农红军抗日先锋军中路军，担负对北线晋绥军的牵制等任务。

　　4月13日傍晚，根据毛泽东、彭德怀的命令，红二十八军到达三交镇附近的留誉镇。

　　4月14日，刘志丹在指挥攻打三交镇的战斗中牺牲，年仅33岁。

　　4月23日，刘志丹的遗体被运回瓦窑堡，周恩来等亲视入殓。

　　4月24日，中共中央在瓦窑堡南门外为刘志丹举行了隆重的追悼大会，周恩来代表中共中央和军委，秦邦宪代表中华苏维埃共和国西北办事处分别致悼词。之后，刘志丹被安葬在瓦窑堡南门外刘家渠的山坡上。