1931年1月，紅一軍與紅十五軍合編成立紅四軍，余篤山任政委。2月，被選為中共鄂豫皖特別區(qū)委委員。與軍長鄺繼勛、參謀長徐向前指揮所部全軍取得磨角樓、新集戰(zhàn)斗勝利和雙橋鎮(zhèn)大捷，殲滅國民黨軍第34師，粉碎了對(duì)鄂豫皖蘇區(qū)的第一次“圍剿”。4月下旬，又同軍長鄺繼勛率軍主力在皖西獨(dú)山鎮(zhèn)殲敵一部，粉碎了敵人的第二次“圍剿”。6月底在中共鄂豫皖分局?jǐn)U大會(huì)議上堅(jiān)決支持紅四軍領(lǐng)導(dǎo)南下作戰(zhàn)方針，抵制張國燾的錯(cuò)誤方針，不久擔(dān)任鄂豫皖革命軍事委員會(huì)總經(jīng)理處主任。

11月成立紅四方面軍，任方面軍總經(jīng)理部主任，領(lǐng)導(dǎo)鄂豫皖紅四方面軍健全后勤工作系統(tǒng)，參與組織黃安、蘇家埠等戰(zhàn)役的后勤保障工作,積極組織全軍物資保障，加強(qiáng)后勤建設(shè)。

1932年10月隨方面軍主力向西轉(zhuǎn)移撤離鄂豫皖。12月在陜西小河口鎮(zhèn)會(huì)議上，同曾中生等對(duì)張國燾的錯(cuò)誤領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行嚴(yán)肅批評(píng)和抵制。1933年春，參加創(chuàng)建川陜蘇區(qū)的斗爭和粉碎國民黨軍“三路圍攻”作戰(zhàn)的后勤保障工作。同年夏，在“肅反”擴(kuò)大化中遭張國燾誣陷，于四川通江洪口場(chǎng)被殺。

1945年中共七大追認(rèn)為革命烈士。