1933年夏，谢子长被派往察绥抗日同盟军第18师，负责中共组织的工作，协助师长许权中指挥作战。同年11月回到陕西，任中共中央北方代表派驻西北军事特派员，在极端困难的条件下恢复和建立了陕北红军游击队5个支队，建立了安定、延川根据地。
1934年，谢子长任中国工农红军陕北红军游击队总指挥部总指挥、红26军42师政治委员、中共西北革命军事委员会主席，指挥部队粉碎了国民党军对陕北苏区的“围剿”。谢子长在长期征战中，多次负伤，积劳成疾。终因伤病恶化，1935年2月21日在安定县灯盏湾逝世，时年38岁。毛泽东曾多次为谢子长墓题词：“民族英雄”“虽死犹生”，并亲笔写了碑文。
同年，为了纪念谢子长，中共西北工作委员会决定将安定县改名为子长县。1946年，中共中央西北局和陕甘宁边区政府在瓦窑堡修建了子长烈士陵园，1954年重修后改名为“子长烈士纪念馆”，并于2017年被命名为全国爱国主义教育示范基地，每年清明节期间，谢子长家乡李家岔镇的中小学生都会来参加祭扫烈士墓的活动，缅怀先烈。全年前来瞻仰的人数超过8万人次。
