應先後任中共湘鄂西中央分局委員、軍委分會主席，紅3軍、紅2軍團政治委員，還被選為中華蘇維埃共和國第二屆中央執行委員。
在從洪湖到湘鄂川黔蘇區的極其艱苦的4年間，關向應和賀龍率部轉戰不息，對紅2軍團與根據地建設作出了卓越的貢獻。
關向應初到這裡時，為了恢複紅軍中的黨組織和政治機關，關向應深入連隊進行細緻的思想工作，親自主持登記黨員，組織黨支部，成立政治部，制定部隊政治工作制度。
他平易近人，工作深入，幾乎認識紅3軍的所有戰士。
在生活上，他和戰士一樣身穿破衣，腳穿草鞋，風餐露宿，同甘共苦，深得全軍指戰員的愛戴。
1934年10月，紅3軍在黔東和由任弼時率領的紅6軍團會師。
經中央批準，紅3軍恢複紅2軍團番号。
中央決定由賀龍、任弼時、關向應統一指揮紅2、6軍團。
此後，經過一年奮鬥，糾正了湘鄂西根據地在肅反、建軍、建黨等方面的“左”傾錯誤，粉碎了敵人的兩次“圍剿”，擴大了自己的隊伍，有力地配合了中央紅軍的長征。
1935年11月，賀龍、任弼時和關向應等領導紅2、6軍團，從湖南桑植出發開始長征，經過種種艱難險阻，于1936年7月初同紅四方面軍在川康邊的甘孜會師。
中央決定紅2、6軍團和32軍合編為紅二方面軍，賀龍任總指揮，任弼時任政治委員，關向應任副政治委員兼紅2軍團政治委員。
長征過程中，關向應等紅二方面軍領導同志，堅定地站在黨中央一邊，同朱德、劉伯承一起，和張國焘分裂黨、分裂紅軍的陰謀進行了堅決的鬥争。
經過他們力争，并得到徐向前等四方面軍許多幹部戰士的支持，紅四、紅二方面軍終于共同北上，在1936年10月間先後在甘肅會甯、靜甯将軍堡與紅一方面軍會師，勝利結束了長征。
紅二方面軍與張國焘分裂主義的鬥争，對紅軍三大主力會師，起了舉足輕重的作用。
在這場鬥争中，包括關向應在内的紅二方面軍主要領導同志充分表現了擁護黨中央集中統一領導的堅強黨性和維護黨内團結一