罗炳辉（1897～1946），云南省彝良县偏坡寨人。一八九七年出生于一个汉族的贫苦农民家庭。父亲罗守清，忠厚勤朴，一面租地主的地耕种，一面帮人打短工，农闲时兼做山货生意，以维持一家的生活。母亲黄氏，温良淑娴。他姐弟四人，上有姐姐，下有两个弟弟。七岁开始读私塾，因家境困难，只读了三年。
罗炳辉十岁那年，地主、豪绅和官吏的敲诈剥削，使他家沦为赤贫。他看到地主收租时大斗大秤入，借贷时小斗小秤出，剥削异常苛刻，牢牢记在心上。
罗炳辉十一岁时，即敢与豪绅争辩。豪绅说："这个千娃娃（当地蔑称小孩的意思）长大不得了，现在就这样大胆，敢在太岁头上动土！"罗母听到这些话很髙兴，觉得儿子有出息，长大后能报仇。父亲却吓坏了，认为这会给家里引起祸灾，将儿子打了一顿。
罗炳辉十二岁那年，恶霸又敲诈他家，父亲为此花钱四处托人求情，而他却说："拿钱塞狗洞，不如去打官司。"恶霸和罗炳辉对骂，说："老子在这地方比任何人都要高跳三尺！"罗炳辉毫不示弱地说："老子长大要飞起来，把你们这些混蛋杀掉！"恶霸的走狗一拥而上，要打他。其中一个说："胎毛未干的干娃娃不知天髙地厚，竟敢惹老子！"周围的人来劝说："小娃娃人小不懂事，给他父亲说。"罗炳辉^知闯了祸，怕回家挨打，就跑到城里，在亲戚帮助下，向县官告了恶霸一状。本来是罗炳辉有理，可是恶霸用钱收买了官府，结果打了个平头官司。这场官司在乡里引起很大震动，都说"这个小娃娃不好惹"。然而，从那以后，罗炳辉家里倍受恶霸的欺凌，他心中时刻想着要向恶霸报仇雪恨。
当时彝良县城有个寡妇，带着两个儿子，受尽地主豪绅的欺压，儿子长大后都参加了反对清政府的新军。一九一三年，一个连的新军来到彝良县城，这个寡妇的两个儿子也同时回来，将县城最大的恶霸谢介臣痛打一顿，并将其家具等物砸得粉碎。谢介臣找县官处理。县官当即坐轿子去见连长，连长却不接见，显出新军的威风。这件事，给罗炳辉留下难忘的印象。这使他想到，要想向恶霸报仇，只有去当新军。于是，他秘密约了一个朋友，想跑到云南省城昆明投奔新军当兵。走了六天，又被家里人追回来。
一九一五年冬，罗炳辉不顾亲友的说劝，离开家乡，带着替父母报仇的愿望，独自跑到省城昆明想当新军。但他一时找不到门路，只好暂时做工，等待时机。两个月后，有人介绍他去帮助新军的伙房做事，接近军官，弄熟了就能补名。罗炳辉到伙房帮做了一个多月的事，也没有补上。又有人告诉他去帮助马夫做事，长官喜欢马，遇见长官的机会多。为了能当上兵，他又去帮助马夫做事。十多天后，警卫炮兵的大队长来査马，见到罗炳辉，问他多大年纪，哪里人，来干什么？还问他"能否吃苦？"他回答："当兵的都是人，他们苦得，我也苦得。"大队长高兴地笑了。一个月后，新兵名额来了，罗炳辉才在滇军唐继尧部当上一名候补炮兵，实现了他多年来立志从军的愿望。
袁世凯复辟帝制，接受日本灭亡中国的"二十一条"，遭到全国各阶层人民的反对。反袁将领蔡锷从北京逃回云南，与云南都督唐继尧等于一九一五年十二月二十五日通电宣布云南独立，组织护国军，讨伐袁世凯。罗炳辉在护国军中当炮兵。当时滇军军官大多数是保定军官学校学生，一部分是日本陆军大学学生，对部队操练极严。由于罗炳辉能吃苦，又努力学习武艺，因而接连不断地得到提升。四年后，他被唐继尧的警卫部队大队长龙云所赏识，调到唐继尧身边担任随行军士，不久又任随从副官。
一九二〇年，唐继尧被赶出云南，逃奔香港。罗炳辉在随唐继尧赴香港途经河口和越南老街时，看到法国殖民主义者任意欺凌越南和中国同胞，激起他的民族仇恨。到香港后，罗炳辉对军阀们挥霍无度，更是愤慨万分，决心另寻出路，以实现其推翻旧社会的愿望。于是，他孤身离港，回返云南。
一九二一年四月，孙中山就任非常大总统，在广西桂林组织大本营，准备出兵讨伐直系军阀曹锟、吴佩孚控制下的北洋政府。当时，罗炳辉看到滇军政治腐败，不顾老友挽留，毅然从昆明到桂林，投奔属于广东革命政府领导的滇军总司令朱培德，被编入军官将校队学习。
一九二二年，孙中山在桂林誓师北伐。朱培德部的军官将校队，分为交通、设营、侦察、给养、作战等组。罗炳辉任交通组上尉副组长、代理组长，负责运输任务。他关心民伕，严禁打骂，民伕们都听他的指挥，从桂林到赣州目的地的长途行军中，民工很少有逃跑的。罗炳辉体魄健壮，吃苦耐劳，经济清白，上级和全组都信任他。当北伐军由赣州继续向南昌挺进时，隐藏在革命阵营内部的粤军总司令陈炯明，勾结直系军阀在广州叛变，孙中山被迫登舰逃出。北伐军不得不回师广州平叛。叛军利用有利地势阻击，使北伐军接连受挫。参加平叛的罗炳辉，看到前方军情危机，便冒着风险，在一昼夜间，不停歇地跑了一百九十里路，把陈炯明叛军将要包围滇军的消息及时地报告朱培德，使滇军迅速转移，从而挽救了滇军，建立了奇功。因此，朱培德很器重罗炳辉，提升他为连长。之后，在滇军进攻广西桂林城时，罗炳辉率部奋勇冲杀，冒着烟火冲进城内，自己的衣服和眉毛都被烧，战后受到嘉奖。
一九二三年二月，陈炯明被滇军逐出广州后，孙中山重回广州，恢复大元帅府。滇军朱培德部被编为"拱卫军"，作为孙大元帅的卫队，朱培德任大元帅府参谋长兼拱卫军军长。罗炳辉所率连队，被派到孝平兵工厂为护厂队，扩大为四个连，罗炳辉担任护厂队长。当时，盘踞在惠州的陈炯明，在北洋军阀吴佩孚部方本仁策动下，再次叛乱，进攻广东的英德，使广州受到威胁。'罗炳辉从兵工厂调出，任代理营长，率部开往英德前线。在激战中，他两处负伤未下火线，颇受上级器重，又拨给另一个营归他指挥。罗炳辉用迂回包抄战术，将当面的一部敌人包围。已经负伤的罗炳辉，想说服敌方放下武器，就只身进入敌巢，向敌方宣传救国救民的道理，不料敌方将他扣押，后被转送赣州监狱，关押了九个月。
一九二四年二月，罗炳辉在好友的帮助下，被保释出狱。随后，他化装成小商人，逃离江西。第二年夏天，罗炳辉在广州见到朱培德，被委任为少校副官，后又任征兵主任、警卫营营长等职。
一九二六年五月，国民革命军从广东出师北伐。罗炳辉所在的拱卫军改编为第三军，他任该军第九师二十五团二营营长，随同部队转战江西。经过激烈战斗，先击败江西督军邓如琢的主力，又击败孙传芳部。同年九月，在攻打南昌重要门户牛行车站时，罗炳辉率领全营官兵，英勇冲杀，克服敌纵横交错的战壕和明碉暗堡的障碍，一举攻下牛行车站，为北伐军占领南昌立了头功。之后，他又随北伐军过芜湖，进南京，占安庆，然后调回南昌。在北伐过程中，罗炳辉对士兵非常关心，行军时常把马让给伤病员和落伍的战士骑，深受士兵的爱戴。
一九二七年，蒋介石发动四一二政变，成立了南京政府，与武汉国民政府对抗。滇军朱培德看到蒋介石的势力大，倒向了南京政府一边。罗炳辉这个性情刚直、爱国爱民、富于正义感的青年军官，对新军阀部队一些军官贪污兵饷、吃喝嫖赌等行为，十分憎恨。他常讲："当兵的薪饷，只有父母、兄弟、妻子可以吃。因为当兵的人，在烈日炎烤下或冰天雪地里，尤其是在枪林弹雨中，出生入死。军饷如果被长官吃了，买房子要着火烧，买田要着水冲，讨老婆生儿子没有屁眼。"士兵们听了这些话高兴得鼓掌，而有些军官则恨得要死。在南昌驻防期间，罗炳辉多次听过当时担任第三军（后改为第五路军）军官教育团团长朱德的讲课。朱德所讲的"工农兵要联合起来，打倒军阀，打倒帝国主义，打倒贪官污吏和土豪劣绅，使大家有地种，有工做，有饭吃，国民革命一定能成功"的革命道理,他铭记在心。
一九二八年冬天，朱培德部搞编遣，罗炳辉被一批反动军官捏造了十大"罪状"，说他是共产党。当时，罗炳辉虽然还不是共产党员，但他的确渐渐认识到共产党是彻底革命的组织，军阀部队是没有前途的，便愤然离开了朱培德部。
一九二九年春，罗炳辉经朋友介绍，担任江西省吉安县靖卫大队的大队长。这是国民党的地方武装，辖四个中队（即四个连）。罗炳辉到任后，便着手整训，淘汰一些不够格的，补充一批曾参加过北伐后被编遣的官兵。不久，罗炳辉奉命"剿匪"。他看到到处都是共产党的标语，而这些标语又都符合人民的要求，使他开始明白了"剿匪"的真象。有一次，他的部下抓到一批"土匪"，他亲自审问，原来都是些拥护共产党的穷苦农民。从这些被抓来的农民口里，他进一步认识到，共产党是为劳苦大众谋利益的，也使他对这些农民产生了同情感，于是他给被抓的农民每人发一块银洋，放他们走了。以后，他的部下又多次把一些穷苦的农民抓来，他都一一放掉。罗炳辉这些做法，引起地主豪绅的反对，告他"剿匪"不力，引起上司的怀疑，说他"任意纵匪"。这件事，也引起中共秘密工作者的注意，认为可以争取他参加革命的队伍。不久，罗炳辉接到在滇军交情甚厚的同乡、同事赵醒吾来信，告诉他办民团要为国家民族谋利益，并约他面谈，更促使他对自己前途的思索。
一九二九年夏天，中共江西省委遵照中共中央指示，派赵醒吾专程到吉安做罗炳辉的工作。赵按照组织上的规定，和吉安党的组织取得联系，住进大陆旅馆，然后写信邀请当时正在吉安乡下的罗炳辉见面。老友相逢，畅谈三天。
赵醒吾说："中国人民正处在水深火热之中，许多仁人志士为解救民众，不惜洒尽最后一滴鲜血。而军阀官僚却乘机大发国难财。有的人是运用手中的枪杆子来革命，但也有这样的人，他们把手中的枪杆子用来发家，用来保护土豪劣绅利益，以求致富显贵。真正立志为中华民族利益而献身的革命者，就应该把枪口对准敌人，对准土豪劣绅、贪官污吏。"
民团究竟为谁服务，在这个根本问题上，罗炳辉恍然大悟。他惭愧地说："原来民团是为土豪劣绅服务，我绝不干这差事了，就是挑葱卖蒜，我也能混下去。"
赵醒吾又说："带民团也可以起到两种不同的作用。曾国藩练湘军，李鸿章练淮军，为的是帮助清朝政府来镇压人民，成为大汉奸、卖国贼，为后人所咒骂。带民团也有另一种作用，能使你与人民大众更好地接近，更深知人民的疾苦。我们带民团就应当处处为人民的利益着想，事事从人民的利益出发，领导民众为自己的切身利益而奋斗，这才是革命的行动。"
罗炳辉听到这里，突然问道："你是不是共产党？"
赵醒吾回答说："我这次来，是提着脑袋瓜来的，现在看来，这种担心没有必要了。我是受共产党中央的委托，专程来找你的。中共中央认为你有条件参加革命。"
罗炳辉的心情非常激动，他立即表示:"共产党主张工农劳动大众的真正解放，我是同意的。"
两人的谈话又转到对国内政治形势的看法。赵醒吾问道："国共两党哪一边的势力大？"
罗炳辉答："当然是国民党大了。党、政、军、经济等一切大权均在国民党手里。但广大的工农拥护共产党，共产党的潜力是大的。国民党象一座大洋房子，工农大众和共产党是墙脚，只要墙脚一动，大房子就会倒下来。"
在交谈中，罗炳辉深受启发，他根据自己十多年奔波的正反两方面的经验教训，认定只有共产党才是有希望的党，才能彻底解救中国人民的苦难。在赵醒吾的开导和教育下，罗炳辉决心参加中国共产党。
几天后，中共赣西南特委书记刘士奇、中共江西省委军事巡视员蔡升熙分别找罗炳辉谈话，对他进行进一步的考察和了解。赵醒吾再次和罗炳辉见面时，还同他谈了入党手续和条件。然后，罗炳辉改名"罗南煌"，经赵醒吾（化名赵达生）、刘士奇、蔡升熙介绍，秘密填写入党志愿书，加入中国共产党。一周后，即一九二九年七月罗炳辉接到通知，中共江西省委批准他为中共正式党员。
罗炳辉入党后,按照党组织的要求，利用他在旧军队的关系努力进行工作。他有意识地讲工农的痛苦,讲地主、资本家的剥削，启发士兵的觉悟。他购买武器，充实队伍，并掩护中共秘密工作者的活动。他遇有危及中共的情报，总是设法及时密告吉安党组织，使不少革命同志脱险。有一次，有两个共产党员被抓，要他营救。他立即写了字条，说明这两个人是误抓的，看管的人见到罗炳辉的条子，就把两个共产党员放了。当时，有两个罪大恶极的民团头子监视他，他就借故把这两个家伙杀了。
一九二九年十一月，赣西南地区处于白色恐怖之中，罗炳辉的处境困难。外面纷传他是共产党，说"靖卫大队赤化了"。在南昌被敌得到的中共江西省委文件上，有"罗杨两部，要加强工作……"的字样。当地小报还刊登"赵某往来策划……罗杨有异动"的消息。特别是中共赣西南特委准备用里应外合手段夺取吉安的计划和组织情况的文件，由于一个叛徒的出卖，被敌人全部掌握。吉安城中共秘密组织被破坏，联络罗炳辉起义的赵醒吾也遭到逮捕。这使罗炳辉处于万分危险之中。在这紧急关头，他以下乡"剿匪"为托词，趁机由吉安城转到乡下。
十一月十五日，在罗炳辉准备起义的那一天，他的部属二队队长突然逃走。形势紧迫，罗炳辉采取断然措施，在值夏驻地紧急集合部队，向官兵们讲话，鼓励大家起义走革命的道路。绝大多数表示愿意跟罗炳辉生死在一起。
随后，罗炳辉宣布起义，率领四百名官兵以急行军到达新圩，受到刘士奇、蔡升熙和曾三等热烈欢迎。在欢迎大会上，罗炳辉带头把青天白日帽徽摘下来。从此，罗炳辉和他率领的靖卫大队走上了革命的道路。罗炳辉起义不久，他的引路人和好友赵醒吾不幸被国民党反动派杀害。罗炳辉在革命处于低潮时，能够发动吉安起义，从强大敌人的营垒中冲杀出来，投奔到革命队伍，是十分可贵的。它沉重打击了国民党反动派，壮大了红军的力量，扩大了赣西南革命根据地。
罗炳辉率领的起义部队，编为江西工农红军独立第五团，罗炳辉任团长。他抓紧整训部队，不久在赣江边打了第一仗。当时，南昌国民党军派一个，警察大队到吉安，驻防水东监视红军行动。罗炳辉说："这是国民党安在我们身边的一颗钉子，要坚决拔掉它。"一天，罗炳辉率红五团悄悄地包围了警察大队，他大喊一声"杀！"就带头冲上去，敌人被杀得鬼哭狼嚎，四散逃命。散逃的敌人，前面有奔腾的赣江激流阻挡，背后有红军追赶，走投无路，除被击毙者外，全部当了俘虏，四百余名警察无一逃脱。这一仗打得漂亮，苏区人民争相传颂，纷纷送来慰问品，领导机关也给予表扬和奖励。罗炳辉表示：我们才当红军，没有做出啥子贡献，领导就给我们表扬奖励，今后要多打胜仗，感谢领导上的表扬和奖励。中共江西省委巡视员张怀乃在向中共中央报告巡视赣西南情况时，称赞罗炳辉率领的红军团队"战斗力甚强"。
一九三〇年一月，红六军成立，黄公略任军长，刘士奇任政治委员（二月由陈毅继任）。罗炳辉任第二旅旅长。第二旅随即又改称第二纵队，罗炳辉任司令员。红六军军委成立时，罗炳辉被选为军委委员。
二月，罗炳辉出席中央红军和中共赣西南特委在吉安东固坡头村召开的二·七会议，见到了毛泽东和朱德。毛泽东称赞罗炳辉是一心追求真理的起义将军。特别是这次会议，关于解决贫苦农民土地问题，使罗炳辉受到深刻的教育。他少年时潜藏在脑子里打恶霸、救穷人的思想被引发出来。他真正懂得了土地革命的道理，更加坚定了革命立场。
二月下旬，朱德、毛泽东指挥红军攻打唐云山部。唐部系蒋介石的嫡系部队，是用新式武器装备的独立第十五旅，驻防于吉安以东、吉水以南的值夏、施家边地区。罗炳辉率部从一个方向进攻，打得英勇顽强，将唐旅大部包围歼灭在值夏附近一个山头上。唐云山受伤化装逃跑。歼灭唐旅，使红军军威大震，使江西军阀和土豪劣绅大为恐慌。这是罗炳辉在吉安起义后率部参加的第一个大仗。
六月，中国工农红军第一军团正式成立，下辖红四、六（不久改为第三军）、十二军，朱德任军团总指挥，毛泽东任军团政治委员。红十二军由伍中豪任军长，谭震林任政治委员，谭政任政治部主任。伍中豪因病未到职，由罗炳辉代理军长。不久伍中豪牺牲，罗炳辉任军长。
七月，红一军团遵照苏区中央局命令，从福建汀州挥师北上，月底进逼南昌近郊。毛泽东、朱德考虑到南昌城固难攻，即转兵进至湖南。
八月二十日，红一军团主力攻打湘赣边界的文家市，歼国民党军三个团又一个营，取得军团成立以来的第一次重大胜利。在这次战斗中，罗炳辉带两个连走在前面，当侦知文家市敌人有撤退的模样，立即指挥部队猛扑上去，将敌堵住，保证了战斗的胜利。
十月，毛泽东、朱德率红四、三、十二军东进，攻占赣西南重镇吉安。罗炳辉在吉安城亲自向群众宣传"红军是工农的子弟兵，是为人民翻身求解放的军队"。在他的宣传和号召下，青年们踊跃参加红军，使红军得到补充和壮大。
十二月，蒋介石调集十万大军，对中央苏区发动了第一次大规模"围剿"。罗炳辉奉毛泽东、朱德下达的"诱敌深入"的命令,率红十二军第三十五师，从永丰的藤田出发，边打边退，将国民党的"围剿"军吸引到龙冈，埋伏在附近山区的红三、四军和红三军团以及红十二军的其他部队，突然出击，歼灭敌第十八师，活捉师长张辉瓒，胜利地粉碎了国民党军的第一次"围剿"。
一九三一年四月，蒋介石调集二十万大军，对中央苏区发动第二次大规模"围剿"。红军主力被"围剿"军重兵包围，情况紧急。这时，罗炳辉镇定自若，带着一支小部队，机智地在"围剿"军几个纵队之间穿插，吹号鸣枪，虚张声势，迷惑敌人，掩护红军主力转移至有利地区待机。然后，他又率部乘黑夜跳出包围圈。当"围剿"军调头撤退时，红军主力趁机反击，向东橫扫七百里，连打五个胜仗，歼灭了"围剿"军三万多人，打破了国民党军的第二次"围剿"。罗炳辉为这次胜利立了一大功。
七、八月间，蒋介石对中央苏区发动第三次大规模"围剿"。朱德总司令、毛泽东总政治委员召集彭德怀、黄公略、罗炳辉等到总部研究破敌之策，赋予红军执行战略佯动任务。罗炳辉和谭震林率领红十二军，由粤赣边界的水口地域出发，隐蔽穿过"围剿"军的间隙之后，便浩浩荡荡地向"围剿"军的后方乐安、崇仁地区进发，而红军主力则从敌军间隙中转移到兴国地区休整。罗炳辉率部北进，沿途红旗招展，烟尘滚滚，人喊马嘶，气魄很大，象是数万大军直取南昌之势。他们还在沿途设置假路标："三军由此前进"，"四军由此向北"，能用的红军番号都用上了，以此来牵着敌人的鼻子北进。这样，不仅把敌人拖得饥疲沮丧，肥的拖瘦，瘦的拖垮，而且使在南昌坐镇指挥的蒋介石慌了手脚，仓促调集"进剿"大军救援南昌。这时，经过休整的红军主力，在朱总司令、毛总政委的指挥下，乘"围剿"军退却发动追击，打破了国民党军的第三次"围剿"。罗炳辉由于巧妙地调动敌人，对打破第三次"围剿"起了重要作用，受到中央军委的嘉奖。
十月，中央苏区红军主力调整编组，红十二军之第三十四、三十五师分别调入红三军、红四军，军部率第三十六师与闽西地区的新红十二军合并，番号仍称中国工农红军第一军团第十二军，罗炳辉继续担任军长。新、老红十二军合并后，接连在闽西发动攻势，打击敌人。
十一月，中华苏维埃第一次全国代表大会在瑞金召开，罗炳辉当选为中央执行委员。
一九三二年二月，罗炳辉率红十二军继续在闽西作战，连克武平、上杭，消灭了土著军阀和顽匪，使闽西革命根据地进一步扩大。三月二日，刚从上海到达江西的苏区中央局书记周恩来，为中华苏维埃共和国机关报《红色中华》第十二期，撰写了题为《红军十二军占领杭武的意义》的社论，髙度赞扬了闽西军民的英勇斗争和收复上杭、武平县城的重大意义。社论指出："红军十二军配合着闽西广大工农劳动群众，于二月下旬紧接着攻下了武平上杭两个城市。红军战士的英勇，广大群众的威力，使钟绍奎敌军一旅于武平之战败后，不战而退出上杭。""几月来，闽西红军主力得着广大群众的拥护，积极向北发展，已经收到很大的成绩，开扩了闽西苏维埃疆土到连城、宁化、清流各县"，"给了全中国反日反帝反国民党运动一个极大的影响和援助，给了各苏区红军的胜利一个有力的响应和配合！"
三月，根据中共苏区中央局的决定，成立了福建军区，红十二军领导人罗炳辉、谭震林、谭政分别兼任军区司令员、政治委员、政治部主任。在汀州召开的福建省第一次工农兵代表大会上，罗炳辉当选为福建省工农民主政府执行委员会委员。
四、五月间，为配合红一军团和红五军团第十五军组成的东路军发起漳州战役，罗炳辉率红十二军攻占永定城和坎市、龙潭等重镇，开辟了永（永定）、和（平和）、埔（大埔）边的大片新区域。接着，红十二军解放漳平，然后回师攻打蛟洋、古田，击败当地保安团。从而使闽西、赣南红色区域，出现了全盛局面。
七月，罗炳辉率红十二军进军赣南，参加朱德总司令指挥的水口战役，和红一、三、五军团一道，击溃粤军十八个团，沉重打击了广东军阀。
八月，罗炳辉率红十二军参加了红一方面军组织的乐安、宜黄战役，攻占了南丰城。
十月，红十二军改编为红二十二军，罗炳辉仍任军长，直属红一方面军领导。接着，罗炳辉率部参加了红一方面军向闽西北地区的作战行动。一天，罗炳辉率部攻占了泰宁城，敌人逃向邵武。他们跑了一百四十里，追至邵武，发现城内没有防备，立即冲杀进去，又打得敌人仓皇逃窜。这样，他率部在一天之内，就占领了两座县城。事后，朱总司令打电报给罗炳辉，称赞他们是"两脚骑兵"。由于罗炳辉率部屡建战功，中革军委授予他二等红星奖章。
一九三三年，罗炳辉率部参加了第四次反"围剿"。同年六月，遵照中革军委命令，红一军团进行整编，撤销了红二十二军的番号，改小师小团为大师大团，红二十二军和红七、九师合并缩编为红一师，罗炳辉任师长，蔡树藩任政治委员，直接归军团领导。
十月，中革军委决定组建红军第九军团，罗炳辉任军团长，蔡树藩任政治委员。
一九三四年二月，在中华苏维埃第二次全国代表大会上，罗炳辉继续当选为中央执行委员。在第五次反"围剿"开始后，罗炳辉率红九军团在江西广昌作战。在鸡公山战斗中，他指挥部队迂回到国民党十三军侦察队背后，一阵猛打，将侦察队五十多人全部消灭。战士们看到缴获的十多支德国造二十响驳壳枪、两支半自动步枪、三十多支步枪等胜利品时，都称赞"罗军团长指挥有方"。
七月，中共中央为宣传、推动抗日，调动和牵制国民党军，减轻对中央苏区的压力，决定由红七军团组成中国工农红军北上抗日先遣队，向闽浙皖赣边前进，并由罗炳辉、蔡树藩率红九军团负责护送过闽江。七月七日，北上抗日先遣队由瑞金出发，红九军团也同时出发，经闽西向福州进逼。红九军团在护送抗日先遣队东进途中，用猛烈炮火对福建永安县城的国民党军"教训"了一顿，吓得沿途反动民团逃之夭夭，少量国民党正规军也缩在据点里不敢轻举妄动，从而使东进速度大大加快。八月初，北上抗日先遣队渡过闽江，红九军团进至福州西北、闽江南岸之湖板镇地域，加强警戒，封锁闽江，掩护抗日先遣队向闽东北、浙东南挺进。红九军团胜利完成了护送抗日先遣队北上的任务。
红九军团进驻湖板镇以后，还有一个意外的收获，不仅截获了国民党军开到湖板镇的一艘轮船，还缴获到四千多箱炸药和数万斤食盐。当时，由于国民党反动派的封锁，红军和苏区人民几个月吃不上盐，兵工厂更是缺少炸药。罗炳辉立即动员干部战士把盐、炸药运回苏区。这样红九军团每一个红军战士，都挑了六七十斤的担子行军，成为"担子队"。罗炳辉骑的牲口不仅驮上了炸药，自己还挑了一担。途中，遇有小股敌人袭扰，他们就放下担子同敌人打，敌人跑了，又挑起担子继续赶路。他们不顾肩磨破、脚跑肿、衣服湿透，忍着疼痛和饥饿，晓行夜宿，爬山越岭，从八月十一日走到二十八日，终于返回闽西姑田地区。然后，将缴获的四千多箱炸药及大批食盐等物品，完整地移交给中革军委兵站。中革军委和总部首长看到炸药和食盐，十分高兴，表扬红九军团，称赞他们有全局观念，机动灵活，能吃大苦耐大劳。
九月下旬，红九军团在东线继续参加第五次反"围剿"作战。在九华山保卫战中，罗炳辉和蔡树藩亲自指挥，打退国民党"围剿"军数次进攻，使阵地屹然未动。
一九三四年十月十日，中共中央和红军总部率工农红军第一方面军所属的第一、三、五、八、九等五个军闭及后方机关，共八万余人，分别从江西的瑞金、子都和福建的汀州、宁化等地出发，开始了举世闻名的二万五千里长征。罗炳辉率领的红九军团位于左翼，负责打开通路，抢占要点，掩护中共中央和红军主力转移。
中央红军战略转移后，蒋介石调集重兵，布。置了多道封锁线。中央红军爬山越岭，英勇奋战，至十二月初，接连突破三道封锁线，进至广西全州以南湘江东岸。蒋介石调集江西、湖南、广东、广西等省军阀部队置于湘江西岸，企图围歼中央红军于湘江以东地区。罗炳辉遵照中革军委命令，率领红九军团不顾敌机的狂轰滥炸，左冲右杀，突过湘江，抢占要点，和红一、三、五、八军团一道，掩护中央纵队和军委纵队渡过湘江。粉碎了蒋介石精心设置的第四道封锁线。
一九三五年一月，中央红军强渡乌江，进占遵义，红九军团进驻贵州的湄潭，挡住追击的国民党军，保卫了遵义会议胜利召开。中共中央政治局在遵义召开的扩大会议，清算了临时中央博古等实行的错误的军事路线，确立了毛泽东在党和红军中的领导地位。遵义会议是中国共产党和红军走向胜利航程的重大转折，它的光芒照亮了红军指战员们的心。罗炳辉和蔡树藩向红九军团指战员传达了会议精神，干部、战士欢欣鼓舞，表示要坚决拥护遵义会议所作出的决定，坚决拥护以毛泽东为代表的正确领导。
遵义会议后，中央红军的部队进行整编，红九军团取消下辖师的番号，部队缩编为第七、八、九团。整编后红九军团撤出湄潭，到达娄山关接替红一军团的防线。国民党军多次猛攻娄山关，红九军团英勇抗击。罗炳辉打电话问总部，得知毛泽东等中共中央领导人尚未离开遵义，他便急忙赶到第一线，鼓励指战员"要顽强战斗，拼死顶住敌人，哪怕还剩最后一个人，也要守住阵地，保卫党中央和中革军委的安全。"红九军团在罗炳辉的指挥下，把国民党军一次次冲锋，都打退了，直到中共中央和中革军委转移以后，红九军团才撒出娄山关阵地。
三月下旬，中央红军四渡赤水，意欲北渡长江，与红四方面军会合，在四川西北部创建新的根据地。但渡江不成，而且又被,民党军六个师咬住不放，中革军委毅然决定率红一、三、五军团南下乌江，同时决定红九军团暂留黔北地区活动，牵制尾追之敌，并以积极的行动迷惑、引诱敌人。为把追击的敌人吸引到自己身边，保证红军主力迅速抢渡乌江，罗炳辉率红九军团由金沙的马鬃岭向东北方向挺进，采取了一系列的佯动措施，使国民党军误以为红军主力要与湘黔边的红二、六军团会师，就仓促调兵遣将，绕道堵截。当堵截的国民党军接近红九军团时，以"游击专家"著称的罗炳辉，又拿出在江西苏区反"围剿"中"牵牛鼻子"的本事，率部向西北方向移动，并在沿途刷出"突破长江防线，与红四方面军汇合！"北上抗日！"等标语，又使国民党军误以为中央红军主力要与位于川北的红四方面军会师，便赶紧调兵北堵。就这样，罗炳辉指挥红九军团，虚张声势，声东击西，把国民党几个师的"追剿"军弄得蒙头转向，疲惫不堪，掩护了中共中央、中革军委及红军主力南渡乌江。
三月三十日，中央红军主力南渡乌江完毕，中革军委急电命令红九军团星夜行动，渡乌江跟上红军主力。罗炳辉接到电令后，不顾天雨路滑，率部疾速行军，从午夜三时到上午十时，马不停蹄人不歇脚地奔跑了四十多公里，到达离乌江尚有十五公里的沙土镇。这时，黔西之国民党军正蜂拥东进，红军主力南渡乌江的浮桥已被砍断，形势对红九军团极为不利。罗炳辉和新到任的政治委员何长工决定，迅速离开江边，转移到老木孔附近的丛林中隐蔽待机。
三天后，侦察员报告：黔军魏金镛师由鸭溪向南开来，有向老木孔前进的迹象。罗炳辉、何长工召开紧急会议，决定抓住战机，狠狠教训追击的魏金镛的"双枪兵"（一支步枪，一支大烟枪）。
为打好这次战斗，罗炳辉亲自到附近察看地形，进行具体部署，同时电告中革军委表示坚决牵制魏金镛追击部队的决心。中革军委迅速回电：九军团经过长途远征，经过数十次的鏖战，现在中央给予你们"别动支队"的艰巨任务，定能胜利完成。在中革军委的鼓励下，罗炳辉决定彻底歼灭魏金镛的"双枪兵"。指战员们进行了充分的准备,吃饱饭，擦亮枪，利用有利地形设伏候敌。
四月四日上午，黔军魏金镛师的三个团向老木孔开来。当前面两个团过去后，魏金镛的指挥部上来了，骑马的，坐轿的，很是威风。待其靠近时，罗炳辉一声令下："打！"顿时机枪、步枪、手榴弹一齐开火，把魏部打得鬼哭狼嚎，人仰马翻。与此同时，在离老木孔不远的地方，罗炳辉用疑兵之计，使魏部援军不敢冒进。下午四时，老木孔战斗胜利结束。又一次打出了红九军团的威风。黔北老木孔一仗，使数万追击红军主力的国民党军行动犹豫，在息烽停滞两日。从而为中央红军主力争得了极为宝贵的两天时间，也为中共中央经黔西南向黔东挺进和红九军团甩开追敌向主力靠拢创造了条件。对此，中革军委致电嘉奖，称赞红九军团在远离党中央的情况下，运用游击战，独立作战，阻击、骚扰、疲惫敌人，打击敌人，掩护主力，壮大自己，是很有魄力的。
老木孔战斗后，罗炳辉率红九军团。向西北方向挺进。四月七日，当到达贵州毕节县境内时，得知前进必经之地瓢儿井驻有国民党民团四五百人，工事坚固。罗炳辉亲自审问了抓到的保安团两个团丁，查明了敌情，决定利用缴获的国民党军服装，智取瓢儿井。他叫军团司令部侦察科长曹达兴扮成国民党军团长，带着化装成国民党正规军的侦察连，声称"中央大军"要路过这里，去毕节堵红军的去路。同时又派出一个连，卡住瓢儿井通向各地的要道路口，防止民团逃跑。当曹达兴以"国军"团长身分带领"侦察连"进瓢儿井时，瓢儿井的民团信以为真，全副武装集合列队欢迎。曹达兴带着侦察连雄赳赳地来到民团集合的地方，叫民团把枪架在一旁，坐下听他训话，当讲到"我们是中国工农红军"时，把民团吓得目瞪口呆。就这样，一枪不发地把四五百人国民党民团全部缴械。红九军团在瓢儿井开仓分粮，筹款，宣传群众，赶制军服，还争取了四百多名青年当红军。
四月下旬至五月上旬，红九军团向云南省宣威、会泽等地进军，罗炳辉利用在滇军时的一些特殊关系，大力宣传中国共产党和红军的政策，稳住民团，减少了长征前进途中的障碍。从宣威到会泽途中，罗炳辉叫电话员把电话机搭在敌人的电话线上，亲自和会泽的国民党民团头目通话。民团知道罗炳辉的厉害，在军事压力和政治攻势下，打开城门，缴枪投降，让红军开进城里。红九军团在会泽停留三天，将没收土豪的积谷、盐巴、布匹等分给贫苦群众，并动员了一千五百多名青年参加红军。这是红九军团在长征途中扩军最多的一次。在离开会泽的那天早上，由罗炳辉军团长和政治部主任黄火青主持召开了万人大会，宣判反动县长杨茂章和大恶霸刘善初死刑，当场枪决，群众拍手称快，奔走相告，说红军为他们除了一大害。这时，中共中央命令红九军团抢渡金沙江，跟上红军主力。罗炳辉立即派先头部队化装成民团，筹集船只，在东川落雪地区，用一夜时间，全部渡过金沙江。
五月中旬，红九军团进至四川宁南、普格等小凉山彝族地区。彝族人民性情强悍，开始对红军和国民党军分不清，经过宣传，他们看到红军说话和气，纪律严明，误解逐渐消除。恰在这时，川军追进彝民区，红九军团伏击抓到一百多个川军俘虏。当彝族人民看见被红军抓到的俘虏正是压迫他们的反动军队时，才确认红军是自己的队伍。一天，红九军团请三位彝民代表吃饭，他们提出要和身材魁梧的罗炳辉比枪法。罗炳辉从小喜爱刀枪，枪法很准，就欣然答应。彝民代表对三百米外的目标各打一枪，都打中了。这时，恰值空中飞来一只孤雁，罗炳辉举枪就射，只见枪响雁落，彝民代表十分敬佩。红军还帮助彝民建立起自卫委员会，还吸收了三十多名彝民参加红军。红九军团离开彝民区继续前进，在西昌同中央红军主力会合。这样，红九军团在乌江与红军主力分手后，单独行军两千余里，在主力侧翼牵制追敌，掩护中共中央和中央红军主力北上，作出了重要贡献，表现了罗炳辉的大智大勇和高超的指挥艺术。
红九军团到西昌后，向中共中央和中革军委上交了几十匹骡马、三万块银元、几千两烟土，部队成员与遵义会议后整编时相比，不但没有减少，还有增加。不久，周恩来副主席亲自到九军团慰问，表扬、鼓励干部战士。他说："你们九军团单独行军这么长，在后面掩护中央，掩护主力顺利北上，不但没有受挫折，还扩充了队伍，增加了钱粮。中央正缺马匹、钱粮时，你们就送来了，真是雪里送炭，你们干得好，有功劳。要继续保持和发扬艰苦奋斗的革命精神。"周副主席的勉励，给九军团指战员以巨大的鼓舞。当时，九军团除将战利品上交中央外，还在安顺场分给兄弟部队一部分。兄弟部队称赞说："老九，你们抖得很呀！""老九，阔起来了！"
六月初，红九军团过泸定桥后，随红一、三、五军团前进，到达天全附近的紫石关。天全河水深流急，不能徒涉，河上铁索桥全被破坏，天全河东面的山上国民党军派有重兵把守，南面的雅安、荥经一线又有刘湘的川军十多个团防守，再南面的大渡河渡口全部被封锁，天全城也有川军三个团沿河防守，西面大渡河上的泸定桥已被尾追之敌占领。中央红军在这块狭小地带，人烟稀少，不仅无法周旋，而且生活也很困难，有遭全军覆没的危险。在这十分危急的情况下，中革军委命令罗炳辉率部星夜夺取天全城，杀开一条出路，以便主力红军北上与红四方面军会合。当时，罗炳辉重病在身，但强烈的责任感使他忘记了病痛。他对千部战士说："我们要不惜任何代价，夺下天全，掩护主力脱离危境……有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！"他躺在担架上指挥部队，从夹金山南麓翻越两千多米的髙山，悄悄地插到天全河北岸敌人背后，突然发起猛烈地攻城战斗，守敌被打得不知所措，仓皇撒离天全城。红九军团一面肃清残敌，一面找渡船接应红一、三、五军团先头部队。当红军主力架桥通过天全时，病重的罗炳辉晕倒在大树下，经三小时抢救才苏醒过来。红九军团夜袭天全立奇功，中革军委又一次传令嘉奖，赞誉九军团为"战略轻骑"。
六月中旬，罗炳辉率红九军团，和中央红军主力一道，以坚韧不拔的精神，翻越了终年积雪的夹金山，进至懋功（今小金）地区与红四方面军会师。六月下旬，中共中央在懋功的两河口召开政治局会议，作出了《关于一、四方面军会合后战略方针的决定》，要求红军会合后继续北上，创造川陕甘苏区根据地。七月，红一方面军进行整编，将红一、三、五、九军团分别改编为第一、三、五、三十二军。三十二军由罗炳辉任军长，何长工任政治委员。
八月，中共中央在松潘毛儿盖召开政治局扩大会议，决定一、四方面军分左、右两路军向北挺进，并将第五、三十二军划归左路军。接着，左路军由朱德总司令和张国焘总政委率领北上，向阿坝前进。但进草地不久，张国焘不顾朱德总司令和刘伯承总参谋长的反对，强令部队回师南下。张国焘在南下过程中组织伪中央，公开分裂党、分裂红军。罗炳辉和红三十二军指战员，坚决反对张国焘的分裂行为。罗炳辉为了保护红九军团，曾委曲求全，被迫率部南下。对此，周恩来后来曾向何长工指出："跟着张国焘南下，这不能怪你和罗炳辉同志。"在中共"七大"时，毛泽东也对何长工说过："你和罗炳辉同志在张国焘路线上不负责任。"
一九三六年四月，红三十二军奉命南下迎接红二、六军团，六月在四川雅安以南地区，与红二、六军团胜利会合。七月，由红二、六军团组成的红二方面军与左路军在川西北的甘孜会合。经过朱德、贺龙、任弼时、刘伯承等坚决斗争，张国焘不得不同意继续北上。这时，罗炳辉率领的红三十二军奉命划归红二方面军建制，罗炳辉仍任军长，袁任远任政治委员，执行后卫任务。北上途中，第二次过草地异常艰苦。前面部队把树皮、草根吃得差不多了，三十二军的指战员有时连树皮、草根都找不到。罗炳辉虽面色蜡黄，身体虚弱，但精神抖擞，鼓励大家走出草地就是胜利。他率领三十二军经受住了各种艰险和困难的严峻考验，终于走出草地，于十月到达陝北，回到了中共中央身边，结束了伟大的长征。
十一月，红三十二军经过整编由两个师编为三个团，参加了红军三个方面军共同进行的第二次国内革命战争时期的最后一战——山城堡战役。在战斗前，红军前敌总指挥彭德怀到三十二军布置作战任务，对团以上干部说："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……九军团在长征中担负了掩护红军主力北上的繁重任务，这个任务完成得很好。特别是九军团独立行动那一段，对指战员更是一场严峻考验，这与罗胖子的直接指挥是分不开的！"彭德怀这段话，是对罗炳辉在长征期间的髙度评价。在山城堡战役中，罗炳辉率红三十二军又打得很好，抓到不少俘虏。
一九三七年初，红军西路军在甘肃河西走廊遭到严重损失，中央军委决定组织援西军。援西军由刘伯承任司令员，张浩任政治委员，罗炳辉任副司令员。三月西路军失败，援西军未过黄河。
一九三七年七月，抗日战争爆发，红军改编为国民革命军第八路军，红三十二军编为一二〇师三五九旅七一八团。在这前后，罗炳辉到中国人民抗日红军大学和中共中央党校学习了一段时间，于同年年底奔赴抗日战争前线。
一九三八年一月，罗炳辉奉命到达武汉八路军办事处，以八路军副参谋长名义，进行统一战线工作，同时动员和招收知识青年，向延安输送。当年春天，他奉周恩来副主席指示，到河南信阳看望由豫南红军游击队改编的新四军四支队八团，向他们传达了党的指示，并欢送他们开赴抗日前线。同年年底，罗炳辉抵达皖南，任新四军第一支队副司令员。
一九三九年五月，罗炳辉随新四军军长叶挺到江北指挥部。七月一日，以新四军四支队八团为基础扩建的第五支队，在安徽定远县藕塘地区正式成立，罗炳辉任支队司令员，郭述申任政治委员。八月，罗炳辉率部穿过日军封锁线，从津浦路西到达路东，以半塔集为中心，分兵到安徽的嘉山、天长、来安和江苏的盱眙、六合、仪征、扬州等地，开展游击战，建立根据地。为了壮大抗日力量，他亲自到各县向士绅、商人宣传统一战线政策，使津浦路东的抗战局面迅速打开。
一九四〇年初，盘踞在大别山区的桂顽向津浦路西抗曰根据地进攻。罗炳辉在中共中央中原局书记刘少奇和新四军江北指挥部指挥张云逸的统一指挥下，于三月上旬率五支队和由陶勇、卢胜率领的苏皖支队主力赶赴津浦路西，增援新四军第四支队，歼灭顽军二千余人，并乘胜攻克定远县城。三月下旬，反共老手、国民党江苏省主席兼苏鲁战区副总司令韩德勤率八个团万余人，向新四军第五支队指挥机关所在地——半塔集进攻0五支队后方机关、学校及少数连队，共约千人，顽强坚守八昼夜。罗炳辉在路西取得反顽胜利后，立即率五支队及苏皖支队主力日夜兼程东返，在叶飞指挥的新四军挺进纵队配合下，于三月底大举反击，歼韩顽一千余人，其余部溃逃至三河以北。对半塔集保卫战，陈毅给以髙度评价："半塔守备是固守待援的范例。在华中先有半塔，后有郭村，有了半塔就有了黄桥。"攻克定远和半塔自卫反击战的胜利，沉重打击了国民党顽固派的反共气焰，推动了路东、路西人民政权的建立，对淮南抗日民主根据地的创建起了关键性的作用。
八月，罗炳辉为执行中共中央关于新四军向东作战的指示，在中共中原局和新四军江北指挥部的领导下，率五支队开辟淮（安）宝（应）以西地区，以策应陈毅、粟裕率领的新四军苏北指挥部在苏中的作战行动，迎接增援华中的八路军黄克诚部南下。这一行动，由于罗炳辉周密部署，迅速取得成功，巩固、发展了皖东抗日民主根据地，打击、削弱了韩德勤顽固势力，扩大了新四军的政治影响。
一九四〇年秋，罗炳辉被任命为新四军江北指挥部副指挥，仍兼第五支队司令员。
在汪精卫南京伪政权鼻子底下建立抗日根据地，使日、伪震惊和恐慌，企图用"清剿"等手段摧毁津浦路东抗日根据地。为保卫路东抗日根据地，罗炳辉同日、伪军展开了英勇斗争。其中最有影响的作战，是三打来安城，大灭了日本侵略者的嚣张气焰，大振了新四军的威风，使罗炳辉的威名广为流传。
一九四一年一月皖南事变后，新四军江北指挥部所属部队编为第二师，副军长张云逸兼任师长，罗炳辉任副师长。四月，罗炳辉指挥部队，向津浦路东天长、仪征、扬州地区发动攻势。仪征金牛山一仗，毙伤日、伪军二百余人。十一月，国民党顽固派侵占路西定远大桥等地，罗炳辉指挥部队进行反击，粉碎了国民党顽固派的进攻，保卫了淮南抗日根据地。
一九四二年十一月，国民党顽固派纠集万余人大举进攻路西根据地，叫嚣活捉罗炳辉。面对这种严重局面，罗炳辉以自卫求生存、以斗争求团结的原则，按照新四军军部的部署，统一指挥二师、七师参战部队，保卫路西抗战阵地。他先以几支小分队插到顽区后方，打击顽区政权，歼灭顽军留守部队，捣毁供应线，然后亲率主力与顽军苦战十天，歼顽军近两千人，打败了国民党顽固派的进攻。这次战役后，新四军军部传令嘉奖了保卫路西抗日根据地的参战部队。
一九四三年初，张云逸免兼新四军第二师师长，由罗炳辉继任师长，并兼淮南军区司令员。这一年，罗炳辉率领淮南军民，多次粉碎日、伪军的"清剿"，挫败顽军的进犯。为了巩固和发展淮南抗日根据地，罗炳辉不仅重视壮大主力部队，还积极发展地方武装和民兵，使淮南武装力量迅速发展。在加强武装力量建设的过程中，罗炳辉十分重视提高干部的指挥艺术。他认为："'强将手下无弱兵'，有什么样的将，就带出什么样的兵。"为了提高部队的战术技术水平，他亲自领导部队开展了以射击、剌杀、投弹、攻坚四大军事技术为主要训练项目的大练兵，自编教材，亲自授课、作示范，他还把警卫分队培养成示范分队。
罗炳辉特别注重部队的射击训练，他强调："部队多培养一个射击手，就多一分胜利的保证。"他用左轮手枪打飞鸟，在江淮人民群众中传为美谈。他抓射击训练言传身教，对指战员影响很大，全师迅速掀起学习射击技术热潮，使部队的战斗力大为提髙。
一九四四年，罗炳辉领导淮南抗日军民，多次粉碎日、伪军的频繁"清剿"和国民党顽军的进攻。当年十一月，他在粉碎日、伪军七千人的"清剿"后，指挥部队袭入盱眙、定远县城。
一九四五年春，日军华中派遣军总司令冈村宁次指挥日、伪军对津浦路东地区实行大"清剿"，罗炳辉亲自率领一个团在六合县的八百里桥和大英集等地，歼灭伪军两个营，杀伤日军一部，迫使冈村宁次撤退。
一九四五年八月，日本侵略者无条件投降。在大反攻中，罗炳辉遵照中央军委和新四军军部命令，抱病率部向日、伪军展开猛烈进攻，先后攻占定远、来安、嘉山、天长和盱眙、六合诸县城，攻克嘉山南之张八岭等车站，切断津浦铁路南段，并争取了驻浦口、六合地区的伪南京警卫第三师起义。
罗炳辉领导淮南军民坚持抗战期间，积极参加中共淮南区党委的领导，重视政权建设，关心群众利益。他经常到群众家里走访，和老农聊天，进行调查研究，了解党的政策贯彻的情况和群众发动的情况。他发现地方干部有徇私舞弊、多收公粮、打击群众的现象，及时转告地方党委；他发现部队有损害群众利益的行为时，就严肃处理；对欺压群众的地主恶霸，他支持群众进行斗争。半塔集的大恶霸项国平，勾结日伪，充当汉奸，无恶不作，群众恨之入骨，罗炳辉将这个汉奸捉拿归案，代表政府宣判处死。由于罗炳辉处处关心群众，当地群众都称赞他是"罗青天"。
日本投降后，国内出现了暂时的和平局面。但是，蒋介石为独吞抗战胜利果实，调兵遣将，收编伪军，抢占华北、东北，进攻解放区。在这种新形势下，中共中央调整了全国的战略部署，命令新四军主力编组为野战兵团，北调山东，首先要截断津浦铁路，阻止国民党军北进。遵照新四军军部的命令，二师第四、五两旅和四师第九旅组成第二纵队，由罗炳辉任司令员。不久，罗炳辉即率部日夜兼程赶到鲁南。
一九四五年十一月初，由伪军改编的国民党第三方面军吴化文部沿津浦铁路北进。罗炳辉率领第二纵队，同山东八路军第八师等部队一起，在邹县以南的界河地区对吴部进行伏击，一阵猛打，歼其四千余人。后续的国民党军，被堵挤在滕县以南。接着，罗炳辉指挥第二纵队，继续向南扩张战场，于十二月打下韩庄车站，炸断了运河大桥，打破了蒋介石派兵沿津浦铁路北进的计划。
由于长期紧张的战争生活，罗炳辉的高血压和胃病愈加严重，已无法继续在第一线指挥作战。在组织的关怀和一再督促之下，罗炳辉才于一九四六年初到临沂新四军军部医院治疗。罗炳辉一面抓紧治疗，一面利用机会学习。他说："学习，再学习，每日均要抽出时间来看书，如果不继续发奋努力，马上就会成为落后者。"他读书、看报，并密切注视着形势的发展。他虽住在医院治病，但心里却时刻想着前线。
一九四六年四月，中央军委任命罗炳辉为新四军第二副军长兼山东军区副司令员。蒋介石破坏停战协定，国民党军一再进犯解放区，前线形势紧张。在这重要时刻，罗炳辉病情尚未痊愈，便匆忙离开医院，奔赴鲁南前线。他到第一线观察敌情，检査工事构筑，同纵队、师（旅）、团各级领导干部研究作战方案，同后勤系统研究战时后勤保障，同地方干部谈支前准备……他奔波于前线指挥部和各部队之间，或间回临沂同陈毅军长研究形势，或和邓子恢、粟裕一起讨论华中作战部署。他还亲自指挥部队，拔除了伪军和国民党军在枣庄的据点，使数万矿工和附近居民重见天日。罗炳辉在前线因疲劳过度，曾几次昏倒。一九四六年六月二十一日，他在由峄县返回临沂途中，突患脑溢血，经抢救无效，不幸在兰陵逝世。终年四十九岁。罗炳辉生前曾多次讲过："人生最快慰的是真正勇敢地牺牲个人一切利益，最热诚努力地为民族独立、自由解放而斗争，尤其是要为劳动大众的解放和利益，以真理、正义、公道为人类的幸福而斗争。"他是这样说的，也是这样做的。他保国护民奋斗了三十二年，直到他生命的最后一息。
罗炳辉逝世后，中共中央给华东局、新四军兼山东军区以及罗炳辉的家属专门打来唁电。唁电指出："罗炳辉同志的病故，是我党我军与我国人民的重大损失。炳辉同志早年加入滇军，参加护国、北伐等革命战争，在大革命失败后国内战争中，又于一九二九年冬领导江西吉安起义，为人民解放事业奋斗不懈。在抗日战争中，领导新四军第二师奋战在皖东敌后，创造皖东解放区，立功尤著。中共中央谨以悲痛的心情哀悼他的逝世，并向你们致亲切的慰唁。"在临沂，为罗炳辉举行了隆重的葬礼，陈毅军长在罗炳辉墓前发表演说，赞扬罗炳辉一生为革命、为人民的光辉业绩，号召大家学习他英勇顽强、不屈不挠的革命精神，继承他的遗志，为完成他未竟的事业而努力奋斗。在延安，六月二十九日《解放日报》以头版头条位置，刊登了陈毅悼念罗炳辉的讲话，在显要位置刊登了中共中央的唁电和罗炳辉的略历。苏皖边区政府为纪念罗炳辉创建淮南抗日根据地的功勋，将淮南津浦路东之天长县改名炳辉县（一九六〇年复原名），后来又在天长县建起一座罗炳辉纪念馆。
在解放战争期间，国民党反动派毁坏了罗炳辉的陵墓。一九五〇年，临沂烈士陵园建成，罗炳辉遗体迁葬于陵园内，还修建了石墓和遗像亭，墓壁上刻有朱德、周恩来、刘少奇、任弼时、陈毅等亲笔题词。
罗炳辉的一生，是为革命、为人民无私奋斗的一生，他的光辉业绩，将永远载入中国现代革命史册，他的英勇形象和崇高的革命精神，将永远留在人们的心中。