年10月，陈光参加长征，期间率红二师负责前卫战斗，在红一军团军团长林彪指挥下参加了强渡乌江、进攻遵义、四渡赤水、飞夺泸定桥、攻占腊子口等激烈战斗。1935年红一方面军与陕北红军会师后，陈光任红四师师长，参加直罗镇战役和东征战役。1936年6月，陈光入抗日红军大学学习，之后代理红一军团军团长。
抗日战争时期.1937年红军改编为八路军后，陈光任115师343旅旅长，投入抗日战争。陈光参与了平型关战役和广阳战斗。不久，陈光升任115师副师长。1938年3月，由于115师师长林彪受伤