长征开始后，张宗逊由红军大学调任中央纵队（即第二野战纵队，代号为“红章”纵队）参谋长。纵队司令员是李维汉（即罗迈，是当时中共中央组织部部长），政委是邓发。纵队下辖的战斗部队由张经武任师长的教导师和中央保卫团。
中央主力红军于1934年10月起，先后离开瑞金以西的宽田、岭背等地，过了于都河后，向西南方向开进。
在王明路线的统治下，张宗逊作为纵队的参谋长，作为部队的指挥员，他却不知道上级对这次转移的指导思想和行动目的。他深感这次行动像是搬家逃跑，没有做粉碎敌人“围剿”的准备。
这样一次大行动，事先竟然不进行公开动员，不让干部和群众有思想准备，采取严格保密的做法，只让下边做一些组织上和物资方面的准备，听到下命令后就行动，因此，一出发部队就乱了套。
在通过敌人第一道封锁线的战斗中，红四师师长洪超不幸牺牲，中革军委命令张宗逊接任红四师师长，与黄克诚政委率领四师行动。师下辖第十、十一、十二团。
快要通过敌人第二道封锁线时，张宗逊接到担任军团前卫的命令，任务是尽快打掉敌人设在前进路上一个寨中的碉堡，打开通路，保障军团主力通过。
战斗中，军团炮兵连连长匡裕民带领一门山炮支援作战。张宗逊头一次指挥炮兵作战，由于不是在水平线上射击，接连发射了两发，都没有打中目标。
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这样，没有在拂晓前打通通道，彭德怀军团长急了，立即从后面赶了上来，仔细观察了一番，命令炮兵调整了射击角度，只用一发炮弹就摧毁了碉堡，红军通过了第二道封锁线。
在强渡湘江时，张宗逊率领红四师在界首渡过湘江，控制了界首渡江地段，用了一天的时间，阻止广西方向的敌人进攻，掩护中央纵队通过湘江。
第二天，张宗逊命令第十团在湘江西继续坚持掩护军委纵队和红九军团、红五军团过江，自己带领第十一、第十二团继续西进开路。
留下掩护的红十团，打得非常艰苦，在两天两夜的激战中，打退了敌人十多次的强攻。团长沈述清英勇牺牲后，师参谋长杜中美接任团长，继续指挥战斗，不久，杜参谋长也壮烈牺牲。
红十团以伤亡400多人的代价，完成了掩护作战任务。红军出发时8万多人，渡过湘江后，只剩下3万多人。
这完全是“左”倾领导者固执地推行错误的军事路线的结果。重大的损失，惨重的教训，引起了广大指战员的不满和深思，也教训了一些跟着推行“左”倾路线的领导者。
红军突破湘江后，敌人在新宁、武冈、城步、绥宁、靖县、会同、黔阳、芷江地区部署了15个师的兵力堵截；黔军王家烈部也进至锦屏、黎平地区堵截红军。
湘桂军各一部紧追不舍，妄图将红军围歼于北上湘西的路上。毛泽东审向察道，以先谋制敌的谋略，在中央通道会议上指出：红军要是按原计划北上湘西和红二、六军团会合，正好进入敌人设置好的口袋，前途甚忧。
在红军生死存亡的时刻，毛泽东提出放弃原计划，改向敌人力量薄弱的贵州方向转移。毛泽东的主张得到党和红军大部分领导的赞同和拥护。于是，部队向贵州方向前进。
在向遵义开进时，张宗逊率领的红四师，担任左路开路任务，红十团为先头团（在黎平整编时得到了充分的补充，姚抽任团长）。
张宗逊借天制敌，攻敌不戒，1934年12月29日，率部利用浓雾掩护，逼近城下。张宗逊一声令下，红十团发起猛烈攻击，打了不到一个小时，敌弃城逃跑。
张宗逊进入城里后，才知道守城的是黔军王家烈部曾以强悍善战称之的第五团和第六团。他们在红军面前，却不堪一击。
随后，张宗逊率红四师渡过乌江，经团溪到遵义西南的鸭溪地区休整，并就地进行扩军筹款、收集情况，做群众工作。
遵义会议后，敌郭勋祺旅和潘佐旅，派出6个团的兵力于土城地区，妄图阻击红军北进。
1月28日拂晓，红三军团以红五师向郭潘两个旅的接合部发起猛攻。张宗逊指挥红四师向郭旅第七团阵地猛攻，激战3小时，突破敌阵地，消灭了部分敌人。
战至中午，敌廖运泽旅赶来增援。这样，敌人已成3个旅9个团，且火力很强。参战红军遵照军团命令撤出，在土城附近渡过了赤水河。
在第二次攻打遵义时，张宗逊带领红十团同敌人争夺遵义西南郊的老鸦山时，腿部负重伤，感到右腿像被沉重的铁器猛击了一下，行动就困难了，但仍坚持走了十多步后，突然倒下，怎么也爬不起来了，被担架员抬下火线。
后被抬进遵义城，起初他还能勉强记得起一些事，后来就昏迷了，医生给他动手术，他不知道痛，任你怎么做，他没有感觉。直到手术完成以后，为了止血，医生用力捆扎血管时，他才醒过来。
给他做手术的是医术很高明的梅丹青医生。手术做得很成功，把张宗逊小腿上受感染的坏肉完全清除掉了，可以清晰地看到子弹的进口和出口。
手术后，由于伤口太大，很难愈合，行军转移时，张宗逊全在担架上生活。
后来，张宗逊还写了一首回忆这次负伤的诗，诗中说：“万里长征美名扬，遵义负伤景异常。救命保腿手术动，免寄民间脱军装。晨昏治疗病情重，昼夜行军紧迫忙。”
长征路上，担架人员是非常辛苦的。后来，张宗逊深有感触地回忆说：那时，经常夜间行军，有时走小山路，遇到军情紧急时，警戒部队为了安全，不断地催促担架人员快走；遇到敌机轰炸、扫射时，又要紧急疏散、隐蔽。
一直沿途负责照顾张宗逊的红四师警卫排长，在贵阳以南的紫云附近被敌机轰炸牺牲了，张宗逊心里非常难过，坐在担架上很不安。
张宗逊觉得5个担架员轮流抬着自己，长时间行军总不是办法，因此，到了道路比较平坦时，就挣扎着骑一段牲口，后来逐渐转为以骑牲口为主。
一天，到了四川荥经县附近一个叫水子地的地方，因林密，路窄，不能骑牲口，也不能坐担架，张宗逊便强忍着疼痛，拄着棍子挣扎着走了十多里。这期间，张宗逊先在总卫生部治疗，后转入中央修养连。
组织上让张宗逊担任中央修养连连长。这是一个特殊的连队，连队中有林伯渠、徐特立、谢觉哉、吴玉章等老同志，他们都是社会上的名人。
蔡畅、邓颖超两位大姐等妇女干部和一些家属也在休养连。休养连多数人员是体弱年老的领导。钟赤兵在娄山关战斗中负伤致残，也在休养连养伤。
张宗逊到休养连后工作很忙，每到一地，要组织工作人员打前站，找向导、挑夫、找粮食，安排宿营等。
休养连行军速度不快，生活很艰苦。谢觉哉、徐特立等很有威望的老同志，也只穿一身旧棉袄，背一个旧挎包，里面有几本书，有放咸盐的纸烟盒和自己用的碗筷；林伯渠老人行军时还提一个马灯，在夜间宿营时用。到了宿营地累得不想动了，他们就把干草铺在地上躺下休息。
这时，谢老总爱给大家讲一些历史故事，以鼓舞大家的情绪、活跃生活。
在通过彝族地区前，张宗逊根据先头部队的经验，要大家准备一些小礼品和零钱，遇到群众索要东西时，就给一点。
由于准备工作做得好，顺利地通过少数民族地区。过泸定桥和翻越夹金山，都是学习了先头部队的经验，也比较顺利。
1935年6月，休养连在卓克基休息，张宗逊牙痛，医生准备给他拔牙，由于没有麻药用，显然拔牙时会很痛，但张宗逊看到有这么好的医生给自己拔牙，是很难得的，也就从精神上坚持住了。
经过治疗，张宗逊的腿伤不用上药了，只是走路还有一些不便，医生说再经过一段时间锻炼，可以恢复得同好人一样。
张宗逊听了医生的解释后，非常高兴，于是，他向组织写报告，要求给自己分配工作。8月上旬，组织上任命张宗逊为红四方面第四军参谋长。军长为许世友，政委王建安，后随右路军北上。
9月，张宗逊被调到红军大学红四方面军学生队任教员。同时调去当教员的还有任过红一军团十五师师长与在红四方面军第三十军任参谋长的彭绍辉。
1935年10月5日，张国焘通知张宗逊和彭绍辉去谈话。
这时，张得非法“中央”正在开什么会，当张宗逊和彭绍辉一进去，有一个人就站了起来骂彭绍辉，并极力挑拨红一方面军与红四方面军的团结，还用手握着盒子枪，扬言要把彭绍辉毙了。
那人虽然被旁边的人拉住了，没有抽出枪来打，但他还是蛮横无理地伸过手来打了彭绍辉两个耳光。
彭绍辉突然遭打，还不知道为什么挨打，强忍着羞辱和疼痛，失神地愣在那里。
张宗逊对这突如其来的情况也没有准备，更不知道什么原因。他对张国焘身边的人仗势欺人，横行不法的行为感到愤慨，但处之泰然，不露声色，准备自己也挨打。
后来出于意外的是，有人将他俩拉了出去，避免了进一步遭厄运。
张宗逊和彭绍辉开始虽然丈二和尚摸不着头脑，但很快还是搞清了：原来彭绍辉给朱德总司令和刘伯承总参谋长写过一封信，反映了一些情况和自己的看法，不知何因，这封信落到了张国焘手里。张将信批给有关人传阅，其中就有打骂彭绍辉的这个人。
张宗逊本来也给朱总司令和刘总参谋长写了一封信，反映自己知道的有关情况和在红四军的工作情况，信虽写了，但没有发出就被人看到了，向张国焘作了汇报，还汇报了张宗逊和彭绍辉说过的一些对南下不满的话，因此，张便叫张宗逊和彭绍辉一起去谈话。
幸亏，那位动手打人的人只知道彭绍辉写的信，不知道张宗逊的情况，因而，张宗逊幸运地躲避了挨耳光。那打人的人不仅给了彭绍辉难堪和羞辱，也给了张国焘难堪，使他哭笑不得，处境尴尬，他便没再说什么了，暂时放过了张宗逊和彭绍辉。
在张国焘“家长”式的错误统治下，发生一些蛮横无理的行为并不奇怪，
后来，党中央和毛泽东主席及时揭露和批判了张国焘的错误，才避免了更多的人遭受打击和迫害。
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