10月中旬，红5师与红11军合编成红7军团。寻淮洲任军团长，肖劲光任政委，粟裕任参谋长，刘英任政治部主任。在瑞金，寻淮洲被选为中华苏维埃临时中央政府中央执行委员。
捐躯沙场 腹部中弹壮烈牺牲
1934年7月，红7军团奉命组成抗日先遣队，寻淮洲率部从瑞金出发，行程3200多公里，转战闽浙赣皖4个省几十个县。8月6日，寻淮洲指挥红7军团在闽江下游的横田和水口之间成功抢渡闽江。中央军委发来嘉奖电，授予寻淮洲二级红军勋章。红7军团在他的指挥下，出其不意地攻克福安县西北的穆阳镇，歼敌数百人。
在左倾军事主义的干扰下，9月9日，红7军团被迫离开闽北向浙西开进。10月，红7军团同闽浙赣苏区的红10军及地方武装合编为红10军团。原红7军团缩编为第19师，红10军和地方武装分别编为第20师、21师，寻淮洲任19师师长。
12月14日，国民党5个师共10万兵力分三路扑向汤口，抢占了乌泥关制高点，以优势兵力疯狂围攻红军20师、21师。在此严峻时刻，寻淮洲亲自带领一个尖刀排奇袭敌人，从数倍于我军的敌人手中奇迹般夺回高地。战斗中寻淮洲不幸因腹部中弹而昏倒，战士们不顾枪林弹雨把他抢了回来。但寻淮洲终因流血过多而牺牲，年仅22岁。遗体安葬在安徽泾县茂林潘村马蚁山。
1938年5月，陈毅为寻淮洲亲笔撰写了墓志铭：“寻淮洲同志是红军青年将校，以游击战斗著称，毕生为革命利益、民族利益牺牲到底，足为抗日战士之楷模”。2009年，寻淮洲被评为“100位为新中国成立作出杰出贡献的英雄模范人物”之一。
