932年5月28日，接替阵亡的王良任红四军军长。1933年任红一军团第十师、第三师师长，红二十一师师长，红军大学代理校长。1934年9月21日，任新成立的红八军团军团长兼第二十一师师长、第二十三师师长，后升任红一方面军参谋长。10月10日，率红八军团参加长征。长征结束后任中央教导师师长等职。抗战爆发后，红军改编为八路军，周昆任115师参谋长。据《彭德怀全传》记载：“彭德怀从汉口返八路军总部，途经临汾，值八路军115师参谋长周昆参加国民政府军事委员会召开的参谋长会议回来。在向彭德怀报告会议情况后，