员、共青团中央局书记。回国后,主持共青团中央工作。1930年初,在武汉中国工农红军军委会和长江局工作,期间,发表了若干具有革命指导性的理论文章。同年冬任中共中央长江局书记。后调至上海职工联合会工作,旋即被捕入狱,在狱中表现了坚强的无产阶级革命气节,被营救出狱后去湘鄂西苏区,任中革军委委员和红三军政委,对红军与根据地建设起了伟大作用。1933年当选中央政治局委员、军委书记。1934年6月,同贺龙创建黔东革命根据地。1935年1月,关向应与贺龙、任弼时等创建湘鄂川黔革命根据地。同年11月,他同贺龙、任弼时等指挥红二、六军团从湖南桑植突围,开始长征。1936年7月到达西康甘孜,同红四方面军会师,红二、六军团合编为红二方面军,关向应任副政委。二、四方面军会师后,关向应同朱德、贺龙、任弼时、刘伯承等,对张国焘企图分裂党和红军的罪行,进行坚决的斗争,使红二、四方面军顺利北上。1936年10月胜利完成长征,同年12月,任中革军委委员兼红二方面军政委。抗日战争爆发后,关向应任八路军一二○师政委,同贺龙师长率部挺进山西敌后,创建晋西北抗日根据地。1938年挺进冀中,巩固了冀中平原抗日根据地。1940年晋绥军区成立后,任政委。由于长期的革命斗争,转战南北,历经艰辛,积劳成疾,1940年关向应患肺病回延安休养。因前线战事,他带病回晋西北,1941年秋因病情恶化返延安。1945年,在中共“七大”上,继续当选为中央委员。1946年7月21日在延安病逝,享年44岁。毛泽东的题词“忠心耿耿,为党为国,向应同志不死”,是关向应毕生经历的光辉写照。