和军团长刘畴西继续率部北上,翻越黄山,几次与国民党军队发生激战。在皖南敌我力量悬殊,给养困难,部队过度疲劳,作战艰难。为保存抗日力量,再图北上,向中央报告,将部队带回赣东北苏区休整。
1935年1月,中央电令红十军团向浙西南行动。召开干部会,决定率部离开皖南,在赴浙西南之前,先到赣东北苏区作短暂休整。军团出发时,、粟裕等率先头部队800余人,由浙江开化,翻过几座大山,到达江西境内。
不料敌人尾随而至,将先头部队与主力部队割断,使刘畴西率领的2000多人陷入敌人重围。命令先头部队继续前进,自己和少数干部留下接应主力。
这时,敌人以7倍于我的优势兵力,将红10军团主力围困在纵横不过15里的怀玉山区。冒着生命危险,趁天黑钻进了敌人的包围圈,找到了主力部队。与军团其他领导人多次研究突围,但都没有理想的方案,部队辗转在越来越小的包围圈内。时值隆冬季节,部队连日翻山突围,又冻又饿,疲惫不堪,最后有80余人钻进深山老林。有人劝化装到白区暂避一下,他毫不犹豫地拒绝了。由于敌人搜山,大家便分散隐蔽。敌人悬赏8万块大洋,捉拿。1月29日,由于叛徒告密,敌人得知就在高竹山上,连续搜山六个小时。不幸被俘。
1月31日,被戴上十斤重的脚镣,从怀玉山押解到上饶国民党赣浙皖闽四省“剿匪”司令部。