退出湘鄂西根据地的红三军，转战湘鄂川边，数次准备建立根据地但未能实现。1933年12月，湘鄂西中央分局在湖北省咸丰县大村举行会议，提出“创造湘鄂川黔新苏区”的口号。
1934年，在向黔东进军途中成立由夏曦、关向应、贺龙、卢冬生组成的中华苏维埃共和国湘鄂川黔边革命军事委员会。5月至7月间进入黔东，开辟了包括贵州的沿河、印江、德江、松桃和四川的酉阳在内的黔东特区根据地。8月，湘鄂西中央分局决定红三军一方面巩固和发展黔东特区根据地；另一方面东进湘西，在湘鄂川边恢复老区，发展新区，以形成湘鄂川黔根据地的大局面。
根据中央指示，为突破国民党军“围剿”，红六军团军政委员会经过郑重研究，决定从遂川出发，由敌军战斗力较弱的粤军和湘军的接合部突破封锁线。1934年8月7日，红六军团告别湘赣苏区开始西进。8月12日，进军至湖南桂东县寨前圩，召开连以上干部会议，誓师西征，并正式宣布成立红六军团军政委员会和军团领导机关。
军政委员会以任弼时为主席，萧克、王震为委员；军团由萧克任军团长，王震为政治委员，李达任参谋长，张子意任政治部主任。1934年10月7日，红六军团行至贵州石阡的甘溪，前卫部队遭到桂军的包围，在四面环山的甘溪街上，战斗异常激烈。战斗到最后，军团主力在后卫部队的掩护下，杀出重围，向东南方向转移。甘溪战斗的失利，使红六军团损失惨重，部队被截为三段，陷于湘、桂、黔三省敌军24个团的包围。
为避敌突围，红六军团转入石阡、施秉、余庆的高山密林中与敌军周旋。10月15日，同主力部队失散的400余人，在军团参谋长李达率领下，突围至沿河县铅厂坝地区时，通过群众了解到水田坝一带有红军活动，便推测可能是贺龙红三军的部队。于是，李达率部向水田坝前进，与贺龙派出的侦察分队取得了联系，随后见到了贺龙、关向应。得知红六军团主力情况危急，次日，贺龙、关向应即率领主力南下寻找红六军团。
此时，任弼时、萧克、王震率领的红六军团主力也兼程北进。1934年10月24日，终于在印江县木黄镇与红三军会师，胜利完成西征。由于木黄是游击区，贺龙与任弼时等商量后决定，部队迅速经石梁向四川酉阳县的南腰界转移。10月26日，红三军与红六军团在南腰界召开了会师庆祝大会。
庆祝会师大会后，两支部队进行了整编。红三军恢复红二军团番号，贺龙任军团长，任弼时任政治委员，关向应任副政治委员，李达任参谋长，张子意任政治部主任，原第七、第九师分别改编为第四、第六师，共约4400人；红六军团由萧克任军团长，王震任政治委员，谭家述任参谋长，甘泗淇任政治部主任，暂编为三个团，共约3300人。
随后，两军团在南腰界召开会议。会议接受了贺龙的建议，决定北上湘西北，并重新组建中共黔东特委和黔东独立师，留在原地坚持斗争。10月27日，红二、红六军团致电中革军委报告了北上湘西北的决定。10月28日，收到中革军委发来的复电，认为“二、六军团合成一个单位及一起行动是绝对错误的。二、六军团仍应单独的依中央及军委指示的活动地域发展，各自直受中央及军委直接指挥”。任弼时、贺龙等接到中革军委电报后，经反复考虑，决定坚持进军湘西北的原定计划。
之后，在任弼时、贺龙、关向应等领导，从南腰界出发，向湘西的永顺、保靖、龙山、桑植、大庸等地挺进。他们利用山区有利地形，采取诱敌深入，集中兵力，在运动中歼灭敌人的方针，11月取得十万坪战斗的胜利，毙敌1000余人，俘敌2000余人，缴获大批军用物资。
红二、红六军团出发前，组建了中共黔东特委，调红六军团宣传部部长段苏权任书记；成立了黔东独立师，共800余人、400余支枪，调红六军团第五十三团团长王光泽任师长，段苏权兼政治委员，在特委领导下就地开展艰苦的游击战争。1934年11月28日，黔东独立师剩余的300多人在川河界被敌军包围，血战之下寡不敌众，终因弹尽粮绝，被迫分散突围，仅有十余人冲出重围到达湘西。
川河界之战后，王光泽在四川秀山不幸落入敌手，1934年12月21日被杀害于酉阳县龙潭镇巫家坡，时年31岁。政委段苏权负伤后，经历千难万险回到家乡。1937年9月，段苏权从因伤脱离红军的同乡谭毛苟处获知了红军所在地，便从茶陵到长沙，坐上了运兵车至山西太原八路军办事处，找到了任弼时，重新归队。面对突然出现的段苏权，任弼时大吃一惊：“段苏权，我们已在方面军党代表会上给你开过追悼会了，原来你还活着。”
按照贺龙的提议，1934年10月30日，红二、红六军团占领酉阳。湘西军阀陈渠珍害怕红军返回湘西，急调三个旅共万余人，从永绥、保靖向北移动，以阻截红二、红六军团进入湘西。红二、红六军团虚晃一枪，先经湖北西南角来凤县的百福司、渡酉水，抵达龙山招头寨，然后突转南下，挺进湘西北。在深秋时节，红军九天行进700余里，于11月7日占领永顺进行休整。
红二、红六军团占领永顺后，湘鄂敌军为之震动。湖北军阀徐源泉急调两个师开赴津市、澧县，企图堵截红军东进；湖南军阀何键令陈渠珍派兵十个团万余人扑来“围剿”，企图将红军逼出湘西。11月13日，当敌军逼近永顺城时，红军主动北撤，迷惑敌军，同时选定永顺城北45余公里的龙家寨十万坪地区设伏。这场漂亮的伏击战，缴枪2000支，红了长期盘踞在湘西的地方军阀陈渠珍以沉重的打击。
占领大庸后，贺龙、关向应、萧克等率领红二军团主力和红六军团的第五十一团，继续发展湘西攻势。红军先攻沅陵，再向常德、桃源，逼得蒋介石急令罗启疆独立第三十四旅由湖北黄陂乘船赶去布防。双方在桃源浯溪河展开激战。针对敌军布防分散的特点，12月15日夜，红军从大庸出发，当晚神不知鬼不觉地到了离浯溪河仅十多里的三阳港。16日拂晓，红军第十二团首先突入敌人阵地，控制白洋河有利地形，形成对敌包围态势。主力部队则从后侧攻击敌人，前后夹击之下，敌人四处溃散，红军一举攻下桃源，并包围常德。
红军围困常德两昼夜，引得国民党湘军、鄂军、中央军三方接踵而至，于是贺龙等决定于12月20日撤围，向慈利方向开进，26日分别在黄市、溪口歼敌一部，进占慈利县城。12月30日，红军西返大庸、永顺休整，胜利结束湘西攻势。萧克后来总结说：“二、六军团，从11月中旬打永顺到12月打开慈利县城，是发展最快的时期，军队扩大了一倍。”
红二、红六军团取得的一系列胜利使中共中央逐渐改变原来的态度，同意向湘西北发展的战略，并决定建立湘鄂川黔边省委和省军警。1934年11月26日，，遵照中共中央电示，建立以任弼时为书记的中共湘鄂川黔临时省委和以贺龙为司令员、任弼时为政治委员的湘鄂川黔省军区。同时，还成立中华苏维埃共和国湘鄂川黔省革命委员会，由贺龙任主席，夏曦、朱长清任副主席。1935年2月，根据中共中央电示，成立了以贺龙为主席，任弼时、关向应、夏曦、萧克、王震等为委员的军委分会。