在抓部隊工作的同時，謝振華主動協同當地蘇維埃政府，宣傳發動群眾支前。在他的有力配合下，很快組織起赤衛隊、運輸隊、婦女洗衣隊、擔架隊，挑水運木，送菜送糧，運送傷員，有的人甚至把自己家的門板和床板都獻出來，給紅軍構築工事，設置障礙，從而有力地保證了高虎腦作戰的需要。
國民黨“圍剿”軍以六個師的兵力，憑借優良的裝備和飛機大炮的支援，日夜不停地向高虎腦紅軍陣地猛烈轟擊，輪番發動進攻，山頭被炸平，土木工事大半被摧毀，幾抱粗的圓木被炸成碎塊。斷裂的槍支，血染的繃帶，破損的鋼盔和水壺，以及敵屍和敵傷兵，遍及山野。
戰鬥間隙，謝振華順著前沿戰壕仔細檢查了2營每一個工事，每一個射擊孔，舉起望遠鏡觀察敵人的動靜。他發現敵人正緊張地趕修公路，敵人的汽車等不得公路完全修好就一輛接一輛顛顛簸簸搶路往前開，看樣子大概是在拉重炮。他判斷敵人可能很快又要發起新的進攻，而且規模比以前更大。
果然，時隔不久，嗡嗡的馬達聲由遠而近，幾架敵機掠空而過。接著，爆炸聲震天撼地，引得山鳴穀應。對麵山頭上，敵人成排成排的炮彈接連不斷地壓過來。高虎腦刹時間硝煙滾滾，氣浪灼熱燙人，泥土衝天，很快又成了一片火海。剛趕修好的工事又被打塌了，碎土、斷木散落在謝振華的身上。他趕緊來到5連，但由於電話線被炸斷，無法把戰鬥的情況告訴新來的姚團長。進攻的敵人在炮火掩護下，以密集的營方隊，多梯次漫山遍野地往上衝，謝振華和2營指戰員用全部火力英勇地進行抗擊，前麵的敵人被一片片打倒了，後麵的敵人又衝上來，很快衝到了外壕。激烈的戰鬥正進行間，突然2營的水機關槍不響了，原來是子彈打完了。戰場形勢出現了危急情況。謝振華冷靜、沉著地應戰。趁敵人重新組織進攻的間隙，他果斷地命令部隊，一麵派人到敵人屍堆裏去搜尋槍支彈藥，一麵把附近的石頭撿攏來，堆在身邊，緊急關頭當武器用。但畢竟2營的火力減弱了，敵人的敢死隊踩著同夥的屍體繼續向上猛衝。視死如歸的2營戰士們，同衝上來的敵人拚起手榴彈，可是許多自造的手榴彈沒有爆炸，於是戰士們又抓起堆在身邊的石頭向敵人砸去。戰況太危急了，謝振華立即命令信號員打信號，調3營火速上來增援。這時，已有敵人跳進塹壕，快到謝振華的跟前。謝振華手疾眼快舉起從敵屍中搜來的20響駁殼槍打了個連發，把衝進塹壕的幾個敵人打倒。2營5連的戰士們緊跟著紛紛躍出工事，奮不顧身地跟敵人拚開了刺刀。肉搏戰持續了十幾分鍾，背後忽然槍聲大作，殺聲震天，3營的先頭連終於及時趕到，投入戰鬥，把敵人趕出了塹壕，使陣地轉危為安。
經過半個月的生死激戰，5師在4師等兄弟部隊的協同下，頂住了6倍於己、裝備優良的敵主力湯恩伯、樊嵩甫部的進攻，殲敵萬餘人，圓滿完成了高虎腦阻擊任務，保障了紅軍主力和臨時中央等領導機關安全地撤離中央蘇區，踏上了長征的偉途。
1935年1月，遵義會議以後，由於張國燾執行中央軍委命令不積極，加之川軍在赤水、土城一線瘋狂阻擊，中央紅軍北渡長江入川與紅四方麵軍會合的意圖未能實現。為擺脫敵重兵在飛機、大炮配合下的圍追堵截，紅軍改道經敘永、古藺地區，進抵敵兵力薄弱的川黔滇交界地——雲南紮西（即今威信）。
第五次反“圍剿”失敗以來，紅軍損失慘重。有的軍團的實際兵力不到以前的一個師，一個師的兵力不到以前的一個團。麵對的敵人，不僅數量10倍於己，而且裝備優良。當時，長征的紅軍還有一個很大的困難，就是單位多，層次多，機關臃腫，後勤龐大，戰鬥部隊人員缺乏，嚴重影響著部隊的機動作戰。針對這一情況，中央軍委決定對紅軍部隊進行縮編，精簡機關，充實戰鬥部隊，以提高紅軍的機動作戰能力。這時的紅三軍團由三個師整編為四個團，取消了師的指揮機構，下轄第10、11、12、13團。各級領導幹部都識大體，顧大局，服從命令，聽從指揮，能上能下，自覺做到層層下放。原5師政委鍾赤兵改任12團政委。謝振華也由團政委下到12團2營任教導員。他們的職務下降了，但心情是愉快的。
敵各路重兵尾追紅軍不放，向川南、滇東北麋集，對紮西進行合圍。乘黔北隻剩王家烈少數“雙槍兵”，戰鬥力不強，後方空虛，紅軍出敵不意，突然回師東進，巧鑽敵重兵縫隙，二渡赤水河，再占桐梓。1935年2月24日，中央軍委指出：奪取婁山關，是“開展戰局的關鍵”，“對野戰軍順利轉移至為重要”。紅三軍團奉命擔負“堅決消滅婁山關之敵，乘勝奪取遵義城”的重任。2月25日拂曉，紅三軍團前衛13團在團長彭雪楓指揮下，向據守婁山關之敵發起突然進攻。13團打得猛，衝得快，經過激烈爭奪，很快搶占了山埡口兩側的製高點——點金山和大小尖山。與此同時，10團、11團向左右兩側迂回，12團繼13團占領婁山關埡口陣地之後，由二梯隊變為一線主攻部隊，從正麵沿公路向山埡口以南發起攻擊。12團3營最先投入戰鬥，剛衝過山埡口進到黑神廟，就遇到敵人一個團兵力的反擊，被壓回200多米。謝振華見此情景，立即率2營的5、6連猛撲上去。剛衝過關口不遠，在黑神廟半山坡一個凹處，擔任前衛的2營4連指導員丁盛迎麵向他報告：前麵敵人火力很猛，3營受阻，隨3營行動的鍾赤兵政委負傷還未下來。謝振華當即指示丁盛：“你們4連，必須把敵人壓下去，5連、6連馬上支援你們。”他囑咐丁盛：“要不惜一切代價把鍾赤兵政委搶救下來。”說完，他同戰士們一起，衝向敵人的反擊部隊。他衝到黑神廟附近的半山坡，隻見處於昏迷狀態的鍾赤兵政委，躺倒在路旁山窪的草地上，剛剛包紮的傷口，鮮血止不住地往外流。謝振華急忙吩咐身邊的6連指導員陳福太趕快派人把鍾政委抬下戰場。隻見他舉槍高呼：“同誌們，堅決把反撲上來的敵人打下去！”在他的號召和率領下，戰士們銳不可當，很快把敵人壓了下去。接著沿公路窮追逃敵，殺得敵人狼狽不堪。這次戰鬥經過兩個多小時的激戰，擊潰了敵人兩個團。2月26日，部隊繼續沿公路向遵義方向急追，追到板橋鎮，彭德懷軍團長、楊尚昆政委、鄧萍參謀長緊隨11團正好從婁山關右側向南迂回過來。軍團首長鼓勵他們：“你們打得好，追得快，要堅持下去，不給敵人喘息的機會。”謝振華邊走邊抓緊時間把軍團首長的鼓勵傳達給各連，使部隊的士氣更高，追擊速度更快。在高坪、董公寺一線又擊潰了黔軍的阻擊部隊兩個團。2月27日下午，紅三軍團逼近遵義城，進至老城對麵的鳳凰山、小龍山下，搶占了新城的邊沿村寨，控製了跳蹬河至洗馬河一線，當晚即向遵義新老城發起猛攻，一舉殲滅了守城之敵。從婁山關到遵義城共殲敵王家烈部六個團，趕在敵增援的中央軍到達之前，先敵占領遵義新、老城。
2月28日，紅一、三軍團及軍委幹部團在彭、楊首長統一指揮下，分別在忠莊鋪、老鴉山，與援敵吳奇偉的中央軍93師、59師及王家烈殘部展開激戰，殲滅、擊潰敵國民黨中央軍兩個師和黔軍王家烈的八個團，繳槍2000多支，俘敵3000餘人，取得了紅軍長征以來第一個大勝利。
中央紅軍四渡赤水，兩渡烏江，佯攻貴陽，趁滇軍東調馳援貴陽、雲南兵力薄弱之機，渡過北盤江，兵臨昆明，調動了金沙江守敵，紅軍再冷不防轉兵西北，巧渡金沙江，圍困會理城。這時，謝振華已由12團調任軍團部保衛局執行科長，出色地完成了接收會理城的任務。
1935年9月，鑒於張國燾違抗中共中央的決定，分裂紅軍，毛澤東等率中央機關和紅一、三軍團繼續北上，9月18日進占甘肅哈達鋪後，將中央縱隊和紅一、三軍團整編為陝甘支隊，由彭德懷任司令員，毛澤東任政委，羅瑞卿任保衛局長，謝振華調任支隊保衛局二科科長。1935年11月，陝甘支隊到達陝北，恢複紅一方麵軍稱號，謝振華任方麵軍保衛局二科科長。
1936年2月，紅一方麵軍以中國人民抗日先鋒軍的名義，東渡黃河進入山西。中共中央政治局在山西呂梁山區大麥郊召開擴大會議，敵人調集兵力前來圍攻。謝振華和司令部二科科長張經武共同負責大會保衛工作，他倆各帶一個連出擊，迷惑敵人，把敵人調開，保證了會議安全順利地進行。1936年5月，紅一方麵軍為實現全國抗戰的大局，主動從山西撤回陝北。在中共的影響和推動之下，張學良、楊虎城兩位愛國將領發動西安事變，逼蔣“聯共”抗日。這時謝振華調任紅軍大學2隊政治委員。
西安事變後，紅軍大學改為抗日軍政大學，由朱德總司令等中央首長親自任教，積極培訓幹部，準備迎接抗戰高潮的到來。謝振華被調到抗大2隊，和餘秋裏、張震、洪學智、張國華、謝富治等一起參加學習。1937年8月，謝振華從抗大畢業，被派往山西太原，任戰地動員委員會人民武裝部政工科長。在部長程子華、副部長唐天際領導下，他帶領工作組赴汾陽孝義縣擴軍千餘人。年底他將這支武裝帶到洪洞縣牧馬村八路軍總部，與總部警衛營合並為特務團。由總部作戰科長王鶴壽任團長，謝振華任政委。1938年2月，謝振華調任八路軍總部敵工部副部長，在政治部主任任弼時和副主任鄧小平、陸定一領導下工作。1939年初，謝振華調回延安馬列學院學習，與江青同編在一個組，謝振華任組長。因江青表現不好，謝振華同小組其他同學一起，對江青進行過批評幫助，不料竟結下怨恨。
1940年，謝振華在馬列學院畢業後，中央組織部決定由他帶100多名幹部到蘇北敵後去開展工作。離延安前，毛主席親自找謝振華和田守堯談話，再三囑咐：“到敵後發動群眾，要講策略，發展統一戰線，團結爭取一切可能團結的愛國力量，共同堅持抗戰。”1940年6月7日，謝振華一行離開延安到西安。在西安他們化裝成中央軍校學員，穿國民黨軍服，謝振華佩帶上校軍銜，田守堯佩帶少將軍銜，這樣，終於順利通過了敵封鎖線，經開封、洛陽等地到達皖北。在彭雪楓任司令員兼政委的新四軍6支隊住地，遇上黃克誠率八路軍兩個旅南下。黃部組成八路軍第5縱隊，由黃克誠任司令員兼政委。經電請中央組織部批準，將謝振華一行留在5縱隊工作。謝振華被任命為縱隊政治部組織部長兼敵工部長。不久，黃克誠奉命東進，率第5縱隊7、8、9旅進駐蘇北，開辟新的根據地。第5縱隊改編為新四軍3師後，仍由黃克誠任師長兼政委。10月，謝振華奉命率3師教導隊去阜寧建立根據地，組建地方武裝。他到阜寧不久，擴大新兵1000餘人，組成阜寧大隊，出任大隊長兼政委，下轄三個營，阜寧縣大隊與原24團部分部隊合並為新24團，他任團長。1942年團政委調走後，他又兼任團政委。