1932年春奉命赴鄂豫皖苏区，任鄂豫皖省工农民主政府财政委员会主席兼工农银行行长，红四方面军经理处处长。他是一个出色的后勤工作者。在第四次反“围剿”时，为了保证前方红军作战的需要，他积极组织力量，筹集军火、粮食、衣服和医药用品等大量物资，支援红军作战。同年10月随方面军主力向西转移入川。1933年2月起任中共川陕省委委员，川陕省工农民主政府财政委员会主席，省工农银行行长，红四方面军总经理部部长兼兵工厂、造币厂厂长。当时部队缺粮缺盐，郑义斋及时向方面军总部提出了“开源节流”的方案，组织发展苏区经济，保障红军供给。川陕革命根据地建立以后，在经济建设方面取得了巨大成就，作为川陕革命根据地财政经济工作主要领导人的郑义斋，在发展苏区的经济建设中做出了重要贡献，被同志们誉为“红色理财专家”。1935年参加长征。

    1936年6月任红四方面军总供给部部长。同年10月随方面军总部西渡黄河，转战甘肃省河西走廊，在极端困难的条件下组织收购粮食，制作被服、弹药，供应部队作战需要。1937年3月14日在赴西路军总指挥部途中，于临泽康龙寺以南的石窝被国民党军包围。为了不使携带的经费落到敌人手里，郑义斋当机立断，命令战士张开清带上黄金和银元冲出去，他自己组织掩护。在激战中，郑义斋壮烈牺牲，时年36岁。

    新中国成立以后，党和人民政府在高台烈士陵园为西路军英勇牺牲的将士们建立了纪念碑。徐向前元帅的碑文题词是：“振堂、海松、厚发、启华、义斋及西路军牺牲的诸烈士们：你们为中华民族的解放和劳动人民的利益坚韧不拔、自我牺牲精神和英雄气概，是我军的无上光荣。”