1928年5月,王泰吉参与领导渭华起义,任西北工农革命军参谋长，和唐澍、刘志丹等一起领导这支千余人的革命武装，与当地的农民运动相结合，打土豪、分粮食，协助地方党组织建立红色政权。起义失败后只身赴河南南召，从事秘密革命活动，不久被捕。王泰吉在狱中写诗抒怀：“南京被押己巳年，蚤虱围攻何足怜。翻身消灭尔丑类，革命精神炼愈坚。”1930年，王泰吉经杨虎城保释出狱，在杨虎城部任参谋、补充旅副旅长。1931年后任西安“绥靖”公署新兵训练处处长、骑兵团团长等职。1933年7月，在中共陕西省委领导下,成立西北民众抗日义勇军，任总司令。8月,任中国工农红军陕甘边游击队临时总指挥部总指挥，率部智取张洪镇，夜袭合水城，在毛家沟门战斗中以少胜多，使部队转危为安。11月，任红二十六军第四十二师师长，率部开辟了以南梁为中心的陕甘边根据地。

　　1934年1月,王泰吉主动要求去豫陕边做兵运工作，途经陕西淳化通润镇时被捕。被关押期间，杨虎城部队里许多同情革命的旧友曾多次设法营救，均未成功。王泰吉与旧友们恳切交谈，希望十七路军能为全国的团结抗日事业出力。3月3日，王泰吉被秘密杀害于西安西华门“绥靖”公署军法处，年仅28岁。1951年，党和人民政府在西安革命公园为王泰吉烈士修建了纪念亭和纪念塔，供后人瞻仰。