在長武軍營,習仲勳和李秉榮、李特生等積極團結下層士兵,壯大組織。省委習仲勳等商議,決定利用部隊換防的機會發動起義。1932年4月初,部隊抵達兩當縣城,在省委特派員劉林圃、習仲勳等領導下,兩當起義爆發,起義部隊決定北上找劉志丹。兩當起義的部隊不斷遭遇反動武裝的圍追堵截,境況艱險。習仲勳被派去尋找部隊過河的船隻,不久即聽到起義部隊被打散的消息,悲痛欲絕。