934年10月，率部参加长征，并指挥湘江战役。1935年遵义会议后，担任中央军委纵队政委、陕甘支队第三纵队副政治委员、政治部主任。到达陕北后，担任中华苏维埃人民共和国临时中央政府西北办事处司法内务部部长。1936年4月起，蔡树藩担任陕北红三十军政委、陕甘宁边区第二作战区政治委员。
抗日战争与第二次国共内战时期.抗日战争爆发后，蔡树藩任陕甘宁边区政府内务委员会主任，年底去苏联治病。1939年4月回国，任八路军129师政治部副主任。1940年，任129师兼太行军区政治部主任，参加百团大