1936年，在陜北保安紅軍大學(xué)。后排右二為毛澤東，前排左二為陳士渠。

長(zhǎng)征出發(fā)前，紅一軍團(tuán)進(jìn)行整編，陳士榘調(diào)任教導(dǎo)營(yíng)營(yíng)長(zhǎng)。他率領(lǐng)部隊(duì)隨主力連續(xù)突破國(guó)民黨軍四道封鎖線，于1935年1月進(jìn)至遵義地區(qū)。接著，率部參加一渡赤水、二渡赤水作戰(zhàn)。中革軍委在指揮中央紅軍進(jìn)行二渡赤水和遵義戰(zhàn)役后，為擺脫國(guó)民黨軍的追擊，于3月13日決定：中央紅軍向遵義西南地區(qū)轉(zhuǎn)移，在與王家烈部的戰(zhàn)斗中調(diào)動(dòng)周渾元、吳奇?zhèn)タv隊(duì)，并迅速控制赤水河上游的渡河點(diǎn)，以利再戰(zhàn)。陳士榘奉命率教導(dǎo)營(yíng)協(xié)同兄弟部隊(duì)在赤水河選擇渡河點(diǎn)架橋。他立即組織勘察，協(xié)同兄弟部隊(duì)選定在赤水河?xùn)|岸的茅臺(tái)鎮(zhèn)附近架設(shè)浮橋，并開設(shè)一個(gè)徒涉場(chǎng)，保證了中央領(lǐng)導(dǎo)和紅軍部隊(duì)于16日順利西渡赤水河（即三渡赤水）。

中央紅軍四渡赤水后，云南境內(nèi)國(guó)民黨軍主力大部調(diào)出增援貴陽。中革軍委抓住這一有利戰(zhàn)機(jī)，決定向云南進(jìn)軍。為掩護(hù)中央紅軍主力向云南挺進(jìn)，紅一軍團(tuán)包圍龍里、佯攻貴陽，教導(dǎo)營(yíng)奉命攻打定番（今惠水）。陳士榘率領(lǐng)教導(dǎo)隊(duì)從龍里出發(fā)，一口氣走了20余公里，到達(dá)赤城鎮(zhèn)附近。突然間，國(guó)民黨軍的飛機(jī)隆隆地直飛過來，在頭頂上盤旋一陣后匆匆向西飛去。為什么沒有轟炸掃射呢？陳士榘仔細(xì)觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)赤城鎮(zhèn)區(qū)公所飄著的“青天白日”旗時(shí)，心里頓時(shí)明白，原來是“青天白日”旗在起作用。他當(dāng)即讓傳令兵也打起“青天白日”旗走在前面，部隊(duì)加快了行軍速度。快到定番城時(shí)，又見城墻上人頭攢動(dòng)，一些人老遠(yuǎn)就爭(zhēng)先恐后地招手，把教導(dǎo)營(yíng)當(dāng)成國(guó)民黨軍來歡迎。陳士榘命令部隊(duì)迅速接近定番，但走到城門橋頭時(shí)，還是被識(shí)破了。守城哨兵舉槍開火，警察急忙關(guān)閉城門抵抗。因偽裝未奏效，陳士榘決定立即強(qiáng)攻。教導(dǎo)營(yíng)第一連的一個(gè)班迅速爬上城墻，當(dāng)場(chǎng)擊斃守城的兩名國(guó)民黨軍士兵，后續(xù)部隊(duì)隨即攻進(jìn)城內(nèi)。守城的國(guó)民黨軍見紅軍來勢(shì)兇猛，棄城而逃。

5月9日，中央紅軍全部渡過金沙江，到達(dá)會(huì)理地區(qū)作短暫休整。紅一軍團(tuán)機(jī)關(guān)來人了解部隊(duì)思想情況，發(fā)現(xiàn)由于長(zhǎng)途行軍和不適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，教導(dǎo)營(yíng)減員20余人。陳士榘作為營(yíng)長(zhǎng)，當(dāng)負(fù)首要責(zé)任。軍團(tuán)長(zhǎng)林彪、聶榮臻找他談話。林彪說，部隊(duì)減員太多，要執(zhí)行紀(jì)律，禁閉一個(gè)月。陳士榘急忙問：部隊(duì)天天行軍，怎么執(zhí)行法，我還要走路啊！聶榮臻說，路，你還是要走，但不準(zhǔn)騎馬，警衛(wèi)員、馬夫保留。

6月12日，陳士榘隨部隊(duì)向夾金山進(jìn)軍。在經(jīng)過雪山山岈口時(shí)，一些人因身體虛弱，過度疲勞，你靠我、我靠你地停下來休息。山上空氣稀薄，呼吸困難，有的倒在地上就再也沒有起來。陳士榘學(xué)習(xí)過一些救護(hù)知識(shí)，便主動(dòng)組織所部攙扶行動(dòng)困難和體弱有病的人員行軍。后來每過一個(gè)岈口，大家都格外地警覺，越走越有經(jīng)驗(yàn)，終于跨過了長(zhǎng)征途中的第一座大雪山。

翻越夾金山后，中央紅軍先頭部隊(duì)在北進(jìn)達(dá)維途中，同紅四方面軍一部勝利會(huì)師。8月上旬，中共中央政治局?jǐn)U大會(huì)議決定中央紅軍恢復(fù)紅一方面軍番號(hào)。8月下旬，紅一方面軍主力從毛兒蓋出發(fā)向班佑前進(jìn)。從毛兒蓋到班佑，要經(jīng)過數(shù)百里的茫茫草原。毛澤東隨紅一軍（由紅一軍團(tuán)改稱）機(jī)關(guān)行動(dòng)，見到陳士榘說，你是下馬受罰，表現(xiàn)不錯(cuò)嘛！后又要陳士榘當(dāng)軍團(tuán)的“設(shè)營(yíng)司令”，打前站，調(diào)查民情、政情、路情，畫圖標(biāo)路，號(hào)房子，搞給養(yǎng)。

陳士榘便帶領(lǐng)偵察員和炊事人員先于部隊(duì)早行一步，一邊搞調(diào)查，一邊插路線標(biāo)示牌，在宿營(yíng)地提前埋鍋造飯，劃分宿域區(qū)域，標(biāo)定駐地房號(hào)。漫漫草地，常常是幾十里甚至上百里路，連個(gè)村莊人影都看不到，何來物資供給？而部隊(duì)過草地體力消耗很大，部隊(duì)減員情況較嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)敵情和社會(huì)情況調(diào)查，陳士榘提出在沒有敵情威脅的情況下，最好能縮短行軍距離、增加休息時(shí)間的建議，以便減少部隊(duì)疲勞，并發(fā)動(dòng)大家做群眾工作，取得人民群眾幫助支持。毛澤東贊同這一做法。根據(jù)毛澤東和軍團(tuán)首長(zhǎng)指示，陳士榘每天率先頭部隊(duì)穿行于草地之間，抓住一切線索，想盡一切辦法解決給養(yǎng)問題。因此，軍團(tuán)主力每天行軍20公里宿營(yíng)，休息得好，還能做群眾工作，生活也有所改善，大家體力逐漸恢復(fù)，減員情況大為減少。經(jīng)過六七天的艱苦跋涉，部隊(duì)終于走出茫茫大草地。

攻克臘子口，突破渭河封鎖線，翻越六盤山后，10月19日到達(dá)陜甘蘇區(qū)吳起鎮(zhèn)。11月初，中國(guó)工農(nóng)紅軍陜甘支隊(duì)（9月中旬由紅一方面軍改稱）同紅十軍團(tuán)會(huì)師。隨后，恢復(fù)紅一方面軍番號(hào)，轄紅一、紅十五軍團(tuán)。陳士榘任紅一軍團(tuán)第四師參謀長(zhǎng)。11月下旬，陳士榘參與指揮第四師參加了直羅鎮(zhèn)戰(zhàn)役。1936年5月，陳士榘入紅軍大學(xué)第一期一科學(xué)習(xí)。12月學(xué)習(xí)結(jié)束，調(diào)任紅三十軍參謀長(zhǎng)，后任代軍長(zhǎng)。1937年2月，調(diào)任紅一軍團(tuán)隨營(yíng)學(xué)校校長(zhǎng)。