任中央军委作战局、训练局参谋、局长。长征前夕，因为党内斗争，边章五被内定处决，但在叶剑英的力保下得以免遭灾难。1934年10月，边章五参与长征。遵义会议后，任军委五科（局）科长、一局局长。1936年9月，随叶剑英、彭雪枫、潘汉年等潜入西安与张学良、杨虎城联络。1936年11月起，任红军大学司令部一科科长、延安。
抗日战争与第二次国共内战时期.1937年起，边章五历任中共中央长江局、南方局担任军事组组长。1938年春，边章五代表八路军120师参加国民政府军事委员会在武汉召开的全国