1935年9月，任红15军团副军团长兼参谋长，参与指挥劳山战役。后任北路军总指挥兼第28军军长、中共中央所在地瓦窑堡警备司令。周恩来说：“刘志丹同志对党忠贞不二，很谦虚，最守纪律，他是一个真正具有共产主义品质的党员。”

1936年3月，刘志丹率红28军参加东征战役，挺进晋西北，屡克敌军。4月14日在中阳县三交镇战斗中不幸牺牲，年仅33岁。为纪念他，中共中央和陕甘宁边区政府将保安县改名为志丹县。

1942年，刘志丹牺牲6周年时，毛泽东同志为其题词：“我到陕北只和刘志丹同志见过一面，就知道他是一个很好的共产党员。他的英勇牺牲，出于意外，但他的忠心耿耿为党为国的精神永远留在党与人民中间，不会磨灭的。”1943年，党中央和陕甘宁边区人民在志丹县为刘志丹举行隆重的公葬典礼，毛泽东再次为他题词：“群众领袖、民族英雄”。周恩来题词：“上下五千年，英雄万万千，人民的英雄，要数刘志丹”。

走进刘志丹烈士陵园，苍松翠柏，鸟啼花开，庄严肃穆，这里已经成为全国重点烈士纪念建筑物保护单位、全国爱国主义教育示范基地，前来缅怀烈士和接受党史教育的干部群众络绎不绝。

志丹县委副书记屈永峰说，刘志丹“生而益民，死而谢民”，是我们党员干部的榜样，我们要牢记并讲好英烈故事，传承和弘扬刘志丹同志爱国、为民、忠诚、奋斗的精神，用砥砺奋进、追赶超越的实绩实效礼赞英雄、告慰英雄。