1927年，“四·一二”反革命政变后，陕西富平各校师生组织悼念李大钊的爱国活动，14岁的共青团员习仲勋积极参与其中，得到老师严木三的赏识，但因年龄不够，未能正式入党。 6月，冯玉祥开始在陕西“清党”，马鸿逵威逼利诱想要拉拢刘志丹，遭到拒绝。10月，陕西清涧起义震动了三秦大地，影响深远。1928年初，习仲勋考入三原的省立三师。

习仲勋等三师学生在武廷俊的领导下，积极参与爱国运动。反动的训育主任魏海借助“巴豆事件”抓捕了习仲勋等9名爱国学生。狱中，习仲勋坚持斗争，并正式入党。 1928年5月，刘志丹等领导渭华起义，声势浩大。6月，习仲勋等被捕学生被送往西安军事裁判处，在狱中听到了渭华起义及刘志丹等革命者的故事，备受鼓舞。

陕西省政府主席宋哲元同情爱国学生，释放了习仲勋等学生。回到家中，父亲习宗德身体每况愈下，不久即离世。1929年，陕西大灾，瘟疫横行，习仲勋的母亲也在这一年离世，习仲勋作为家中长子，扛起了照顾家中弟妹的重担。 刘志丹回到陕北，和谢子长等秘密开会，决定要用“三色理论”继续发展革命力量。1930年春，17岁的习仲勋受组织委派，前往驻在长武的西北民军，秘密开展兵运工作。

在长武军营，习仲勋和李秉荣、李特生等积极团结下层士兵，壮大组织。省委习仲勋等商议，决定利用部队换防的机会发动起义。1932年4月初，部队到达两当县城，在省委特派员刘林圃、习仲勋等领导下，两当起义爆发，起义部队决定北上找刘志丹。 两当起义的部队不断遭遇反动武装的围追堵截，境况艰险。习仲勋被派去寻找部队过河的船只，不久即听到起义部队被打散的消息，悲痛欲绝。

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