中央苏区反“围剿”作战期间，刘亚楼屡建奇功。1930年12月，第一次反围剿作战期间，他出色地贯彻“诱敌深入”的计策，率35团一路上故意丢弃一些包袱、马灯，造成溃败假象，将张辉瓒部诱至龙冈九菜岭下，然后率部返身杀“回马枪”围歼张部，为毛泽东书写“雾满龙冈千嶂暗，齐声唤，前头捉了张辉瓒”的传奇立下了汗马功劳。战后，经毛泽东特批，张辉瓒的手表作为战利品奖给了刘亚楼。第三次反“围剿”，他率部勇猛冲锋，在石城一战身负重伤，被装殓入棺，幸而张赤男发现他一息尚存，经抢救脱险。第四次反“围剿”猛攻南丰失利时，刘亚楼向朱德、周恩来建议撤围南丰，之后率11师参加黄陂伏击战，全歼敌52师，活捉国民党师长李明，斩获甚丰。长征路上，刘亚楼任红一军团红二师政委，红二师作为中央红军开路先锋，一路斩关夺隘，突破四道封锁线，强渡乌江，率先翻越夹金山，为全军踏开雪路……毛泽东在哈达铺赞扬他说：“你刘亚楼一路敢打敢冲，战功卓著嘛！”

1938年1月28日，刘亚楼升任抗大教育长（1937年红大改称“中国人民抗日军事政治大学”，简称“抗大”），不久后搬到凤凰山下的窑洞居住，与毛泽东为邻。罗瑞卿副校长特别交待，除抗大的工作外，要帮毛泽东整理文件资料。刘亚楼欣然从命。

【预知纳粹德国进攻路线，未被斯大林采纳】

1938年4月初，毛泽东决定派爱将刘亚楼去苏联伏龙芝军事学院学习。显然，毛泽东等中央领导深感刘亚楼将才难得，并经过多年战争洗礼和教育工作锻炼，可堪造就。

伏龙芝军事学院是苏联的高等军事学府、研究诸兵种合同战斗集团战役问题的科研中心。身经百战的刘亚楼却因语言障碍无法听懂这些高深的知识，学习起来非常吃力。一次他在医院住院，由于语言不通，向女护士比划要两个枕头睡觉，对方误解为刘亚楼要她一起睡，十分愤怒，等到找来粗通汉语的院长了解此事后，才化解了这场误会。此事给刘亚楼的触动很大，他以顽强的毅力开始了一场学习俄语的战斗。俄语驾轻就熟后，他如饥似渴地阅读参考材料和军事名著，跟踪现代军事科技的发展。

1941年，苏联面临法西斯德国入侵的危险，斯大林判断，德军进攻莫斯科必定沿着1812年6月拿破仑远征莫斯科的路线，即经乌克兰和顿涅茨河流域东进。刘亚楼认真研究了当年拿破仑入侵俄罗斯的路线后，认为德军主攻的方向不会是这条线，因为德军的机械化装甲大军不同于拿破仑的骑兵，不能走土质松软，水网、稻田遍布的路线，而走白俄罗斯至莫斯科路线距离最短，沿途土质坚硬，适合德军装甲集团的突袭。刘亚楼的这一主张得到了在苏联养病的林彪的认可。纳粹德国的闪击战也最终证实了这一判断。可惜在战前，刘亚楼的意见没有被苏联最高军事领导人斯大林采纳。

1945年8月8日，苏联对日宣战。苏联红军在长达四千余公里的广大战线上，从海陆两方面分4路进入我国东北，闪击日本关东军。刘亚楼化名王松，随苏联红军回到了阔别7年的祖国。当他正渴望为党效力时，一个军事事故险些使他冤死于苏军法庭。