第五团改为师第三团，原师第三团改神府独立团。5月1日，与红二十五军、红二十六军在赤源县白庙岔会师。5月，红二十七军扩至1200余人。同年9月18日，与红二十五军、红二十六军合编为红十五军团。红二十七军改编为红十五军团第八十一师。1937年后改编为国民革命军八路军115师344旅一部，参加抗日战争。1937年1月，以红八十一师为主，与陕北、关中各一个地方团再扩编为红二十七军。军长贺晋年，政治委员李宗贵（后王平）。此后部队负责肃清延安以南地区土匪武装。8月，改编为八路军120师直属炮兵营和辎重营。