1931年被派往鄂豫皖苏区工作，张担任红七十三师政治部主任。1932年，红四方面军放弃鄂豫皖苏区，向川陕苏区转移，沈泽民在原地坚持游击战，于1933年底病逝。张随军转移后，出任红四方面军政治部主任，成为红军主要领导人之一。1932年底，张同曾中生、旷继勋等人联名上书批评张国焘对红四方面军的一言堂控制，招致张国焘的打击报复，被免去政治部主任一职，调往地方工作，后又调任方面军医院政治部主任。1935年2月，在旺苍任新成立的妇女独立师师长兼第一团团长、政委，多次率部参加野战，后率军参加长征，途中与陈昌浩结婚。