1935年，东北人民革命军第2军正式成立，李学忠任政治部主任。此时的抗日武装根据地，斗争形势十分严峻。为打破日寇的封锁与扫荡，成立不久的第2军开始西征。李学忠主动请缨，率领两个连150余人组成远征队，希望打通与杨靖宇的东北人民革命军第1军联系。经过艰苦跋涉与多次血战，李学忠的远征队在濛江那尔轰与杨靖宇部胜利会师，为东北抗日联军第一路军和南满省委的成立，打下良好的基础。

　　1936年，东北人民革命军第2军改编为东北抗日联军第2军，李学忠任政治部主任。同年8月，他率部到辽宁省抚松县大碱场兵工厂开展工作，突遭日军“讨伐队”袭击。李学忠指挥部队奋勇反击，激战中，李学忠身负重伤牺牲，年仅26岁。