离后，红五军随红四方面军行动，与原属红四方面军的红三十三军合编为新的红五军，属红四方面军编制，后随红四方面军北上。1936年10月22日，红军三大主力在甘肃会宁会师后，红五军随同四方面军主力西渡黄河，作为西路军的一部进军甘肃，在战斗中损失殆尽，两任军长董振堂、孙玉清均死于河西。