1933年9月18日，东北人民革命军第一军独立师成立。杨靖宇任师长兼政委，李红光任参谋长。1934年4月，东北抗日联军成立联合指挥部，李红光任参谋长。至此，东北人民革命军将独立师在内的17个抗日武装改编成八个抗日支队，由联合指挥部统一领导，开展东北地区中共抗日的工作。同年11月7日，东北人民革命军第一军第一师成立，李红光任第一军第一师师长。一师下辖三、五、六3个团和少年连，共500余人，是一军的主力部队。1934年11月，李红光率一师配合一军司令部，在通化县三岔河村将邵本良一部、公安队和日军三源浦守备队包围，共击毙日伪军30余名。1935年2月，李红光率部袭击平安北道厚昌郡东兴镇，并缴获大批物资返回。本次战斗是普天堡战役以外唯一的抗日部队渡过鸭绿江作战的案例。1935年5月，李红光率一师以柳河、兴京、清原为中心，向宽甸、本溪发展。11日，当部队行经至兴京城东老爷岭时，与二百多名日伪军遭遇。战斗至下午4时，李红光胸口中弹。部队突围后，警卫员将李红光送到兴京、桓仁交界的根据地，但因伤势过重于次日牺牲，遗体被安葬在今新宾县江庙子村。