安图游击区出发，向抚松、桦甸、蒙江地区进发，于10月初，在蒙江那尔轰与杨靖宇的率领的第1军会师。1936年1月20日，第二军成立军部并扩编两个师，下辖6个团，李学忠担任军政治部主任兼第一师政委。李学忠开始率队转战于抚松东部山区。同年8月9日，李学忠在抚松县东岗镇大碱场村与时任安图县警备司令官李道善领导的日伪军作战时中弹牺牲。2014年9月1日，李学忠被列入中华人民共和国民政部公布的第一批300名着名抗日英烈和英雄群体名录。