在新的革命环境里，董振堂积极配合中共党组织对改编部队进行组织整顿和政治教育。他以身作则，虚心向老红军学习，认真贯彻执行中国共产党制定的“三大纪律，八项注意”，要求红五军团官兵按照老红军的样子做，使红军的光荣革命传统和人民军队的治军经验在这支部队中生根、开花、结果。红五军团广大官兵的政治思想觉悟和作战能力随之大大提高。1932年4月，上级党组织批准董振堂加入中国共产党。从此，董振堂决心要把自己的一切都毫无保留地献给党、献给人民，始终不懈地为党和人民战斗一生。
入党后，董振堂认为，作为一名共产党员，在革命环境下，不能有私产，便自觉带头捐献积蓄，其中的大部分都拿来交了党费，剩余的则原封不动让自己的警卫员保存，给部队的战士补养身体。与此同时，董振堂对部下和战士爱护备至，情同手足，吃苦在前，享受在后。每当冬季来临时，如果部队还有一个人没穿上棉衣，董振堂肯定不穿，只有在全体官兵都有了棉衣时他才穿上。他还把自己的一条俄国军毯赠给了朱德总司令，朱总司令非常珍惜。1936年12月西安事变爆发后，中共中央派周恩来去西安谈判，朱德又把这条毯子转赠给周恩来御寒。
七七事变后，朱德奔赴抗战前线时，周恩来又把这条毛毯回赠给朱德。朱德一直带着它到全国解放，最后赠给了中国革命军事博物馆。一条普普通通的毛毯，记载着在血与火洗礼的中国革命历程中老一辈无产阶级革命家之间的真挚友谊，也是董振堂对中国革命一片丹心、永跟党走的历史见证。
红五军团成立后，在赣州、龙岩、南雄、水口等战役以及第四、第五次反“围剿”作战中，立下赫赫战功。1932年初，在赣州战役中，董振堂率红五军团担任掩护红三军团撤退，阻击赣州城外增援敌人的任务。他一马当先，手拿锃亮的马刀，赤着膀子，率部怒吼着冲入敌军罗卓英部阵地，杀得敌军横尸遍野，狼狈逃窜。此后，为了巩固和发展革命根据地，是年4月，毛泽东以中华苏维埃共和国临时政府主席的名义，指挥红一、五军团发起解放漳州的战役，董振堂率部歼敌四十九师于漳州外围，取得了解放漳州的胜利。连战连捷，红军筹到了大量的物资，军威大震。
红军和革命根据地的迅猛发展，大大动摇了国民党专制统治基础，引起了蒋介石国民党政府的恐慌。1932年6月，蒋介石下令调集二十个团的兵力进攻中央革命根据地。董振堂奉命率红五军团和兄弟部队一起在水口圩迎战敌军。经过周密的实地调查后，董振堂在作战斗动员时说：“同志们，我们一定要给敌人一个狠狠的打击！这一仗能不能打好，对我们是一次很大的考验，如果打不过敌人，我们就难站得住脚……”战斗开始后，董振堂率五千名手持大刀的红军战士，分四路如猛虎下山一样冲向敌群，霎时间，刀光剑影，杀声震天。敌军溃败，丢盔弃甲，死伤三千余人。
由于战功卓着，1932年12月中旬，在中央苏区军民隆重纪念宁都起义胜利一周年大会上，中华苏维埃共和国临时中央人民政府授予董振堂一级红旗勋章。
长征路上 屡建奇功
1934年，董振堂当选为中华苏维埃共和国中央执行委员会执行委员。是年10月，第五次“反围剿”失败，红一方面军不得不实行战略转移——长征北上。董振堂率部担任全军的后卫，多次出色完成阻击尾追的国民党军的任务，掩护大部队突破国民党军在赣南、粤北、湖南设下的三道封锁线。但是，由于当时“左”倾错误的领导，实行战略退却中的逃跑主义，长征部队不仅携带了大批笨重的辎重，还要掩护庞大的后方机关，像大搬家似的向西突围，一路上行动缓慢。红五军团在后面被敌军紧紧咬住，不分昼夜地边打边撤。当红军行至湘江边时，蒋介石又急忙调四十万大军组成了第四道封锁线，企图借此一役就将红军全部消灭在湘江之侧。万分危机时刻，董振堂率红五军团以一夜行军一百四五十里的速度及时赶到湘江边，摆开战场，昼夜阻击敌军，终于使红军主力部队突破了敌军布防的第四道封锁线，安然过江。此战，担任掩护任务的红五军团三十四师遭到敌军的合围，未能撤离渡江，损失惨重。董振堂心情异常沉重，但他从未有任何怨言，对党和革命始终忠贞不二。
红军进入贵州后，国民党军仍尾追不舍。一次，红五军团遭到国民党军优势兵力的追击，加之弹药缺乏，几次冲杀都不能奏效。董振堂当机立断，命令红军大刀队埋伏在半山腰的草丛中，同时令一部分持枪的战士在山顶上故意暴露，佯装停止战斗。敌军不知是计，一窝蜂似地向山上猛冲过来，待敌兵进入到红军大刀队埋伏圈时，董振堂一声令下，顿时手榴弹纷纷投向敌群，炸得敌军血肉横飞。董振堂乘势率部出击，猛打猛冲数十里，变战场上的被动为主动，胜利掩护了红军主力部队西进。
在漫漫长征路上，董振堂没有一点儿官架子，他的马经常让给伤病员骑，自己则背着枪，昂首挺胸，大步走在队伍前边，像一座永远累不垮的铁罗汉，激励着周围的人前进。他还常常利用行军时间和战士们谈心，更像母亲一样叮嘱战士们一定要注意好自己的身体，他常对战士们说：“身体是革命的本钱”。
1935年，董振堂出席了遵义会议。这次会议是中国革命和中国共产党在生死关头召开的，它标志结束了“左”倾教条主义在中共中央的统治地位。会后，红五军团仍然担任红军长征的后卫，在阻击敌人的战斗中接连打了许多漂亮仗。
在黔北，董振堂率红五军团奋战五昼夜，顶住了四川军阀刘湘的整编师九个团的进攻，使红军主力部队迅速渡过赤水河，重占桐梓、娄山关和遵义城，一举歼敌军两个师，又乘胜追击至乌江边，聚歼敌军一个师，直逼贵阳，取得长征以来的第一个重大胜利。接着，董振堂率部飞快地赶到金沙江畔，奉命在皎平渡以南的石板河一带布防，掩护主力部队北渡。石板河背靠大山，山下是波浪翻滚的金沙江，形势十分险要。董振堂指挥部队占领山地制高点和有利地形，对敌军进行节节抗击。由于金沙江水湍急，刚架设的浮桥即被洪水冲垮，红军主力部队只能在绞平渡用七只小船渡江，中革军委命令董振堂所部必须坚持九天九夜。面对如此严峻的形势，董振堂毫不犹豫地命令指战员：“北面就是金沙江，南面就是敌人，我们背水作战，任务完成的好坏，直接关系到全军的安危，红军是整个的组织，各军团如手足之不可分离。本军团无论如何要完成任务，即令全军覆没，也要掩护一、三军团和党中央安全渡江！”红五军团在董振堂的带领下，顽强击退敌军的多次冲锋，在阵地上坚守了九天九夜，掩护一、三军团和中共中央安全渡过金沙江。从此，中央红军摆脱了国民党军几十万大军的围追堵截，粉碎了蒋介石妄图将红军消灭于川滇边境的计划，取得了在战略转移中具有决定性意义的胜利。接着，董振堂率部掩护红军主力部队斩关夺隘，抢险飞渡，顺利通过彝族区，跨过大渡河口，翻越夹金山，于1935年6月在四川懋功与红四方面军胜利会师。红五军团也因此在中国革命军事史上获得“铁流后卫”的光荣称号。
高台荣光 壮烈殉职
懋功会师后，中共中央政治局作出决定：在一、四方面军会合后，红军的战略方针是集中主力向北进攻，创建川陕甘革命根据地。红五军团和全军一起掀起了轰轰烈烈的练兵运动。1935年8月，中共中央毛儿盖会议决定，红军组成左、右两路军北进。右路军由红一方面军的第一、第三军团和红四方面军的第四、第三十军组成，在中共中央和毛泽东直接率领下从毛儿盖出发，经班佐、包座，出腊子口到甘南；左路军由红四方面军的第九、第三十一军、第三十二军和红一方面军的第五、第九军团组成，在朱德、刘伯承和张国焘率领下，从卓克基出发，经阿坝出草地，在班佑与右路军会合。董振堂的红五军团担任右路军前卫。但张国焘搞分裂主义，拒不执行中央指示，反对北上。在朱德、刘伯承的领导下，董振堂对张国焘的分裂行为和反党阴谋进行了坚决抵制，维护了大局和一、四方面军的团结。