1934年夏，中央苏区第五次反“围剿”失利，中央军委于是组织红六、红七军团，分别西征和北上。8月12日，红六军团领导机关在湖南桂东县正式成立，由任弼时任军团军政委员会主席，萧克任军团长，王震任政委，李达任参谋长。其后，红六军团约9000人实行战略转移——西征湖南中西部，以大量调动敌军，策应中央红军长征。作为参谋长，李达既善于料敌，也长于临机，对司令部(参谋部门)建设、军事技术培训和部队管理教育方面也有一套，使当时处于游击战争环境缺少训练的红六军团很快提高了整体军事素质。作为参谋长，他事无巨细，从起草电报、下达命令、部署战斗，到教练投弹、刺杀，甚至打电话、发通知等，都一一关注。其间，在李达的传、帮、带下，红六军团涌现出一大批优秀参谋人才，如继李达后出任红六军团参谋长的谭家述将军。

10月初，红六军团在贵州石阡县的甘溪镇突遇强敌。在敌军24个团的围攻下，红六军团先后被截为四段，减员2/3。面临险境，李达主张：要想生存下去，必须尽快找到在湘黔一带活动的贺龙部。他迅速集合所部组成特务团，继续和追击的强敌周旋达9天之久，直到与贺龙领导的红三军会合。在此前后，他命令所部电台时刻处于开机状态，想方设法地联系上了红六军团指挥部的电台。24日，他引导红三军找到了在绝境中苦撑的红六军团主力，两军在贵州印江县的木黄镇胜利会师。后来，任弼时提到：没有李达，红六军团生存不易，后来能成立红二方面军，李达居功至大。

10月底，红三军恢复红二军团番号，贺龙任军团长。为加强两军联系，任弼时、李达分别调任红二军团政委、参谋长。同时决定，两军团在今后行动中互相呼应，“两军团的行动由二军团统一指挥”，形成一支强大的战略突击力量。因此，转任红二军团参谋长的李达事实上是两军团(共8000人)统一的参谋长。到职后，李达协助贺龙等制定了湘西攻势作战计划，并参与指挥两军团“八千健儿，挥戈东向”，先后取得了湖南永顺县龙家寨战斗(歼敌3个旅大部)、桃源县浯溪河战斗(歼敌近2个团)的胜利，为开辟湘鄂川黔苏区作出了重要贡献。红二、红六军团的行动，极大地震动了蒋介石，他急忙命令正在湘西南阻截、追击中央红军的国民党军第19师、16师、26师兼程北进，转而阻截、追击红二、红六军团，这在客观上使中央红军的压力相对减轻。