民國18年（1929年）2月16日毛澤東、朱德率領(lǐng)紅四軍開進(jìn)永豐縣，在紅四軍的支持下，永豐縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)民協(xié)會紛紛舉行暴動，并與國民黨江西保安第二師爭奪永豐縣的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。民國19年（1930年）紅四軍第三次攻占永豐縣城，在永豐縣成立了縣蘇維埃政府，湯光恢在紅軍的號召下，毅然棄教從戎加入紅四軍，任第11師宣傳隊隊長，并轉(zhuǎn)為中共黨員。湯光恢先后參加了中央蘇區(qū)五次反圍剿斗爭，歷任第11師組織干事、紅一軍團(tuán)第二師5團(tuán)連指導(dǎo)員。民國22年（1933年）湯光恢因政治工作突出，被中央蘇維埃主席毛澤東授予“模范優(yōu)秀指導(dǎo)員”光榮稱號，由此而名聞全軍，并功遷第二師偵察大隊政委。民國23年（1934年）10月中央紅軍在第五次反圍剿中失利被迫放棄中央蘇區(qū)，進(jìn)行戰(zhàn)略大轉(zhuǎn)移，湯光恢率部為全軍開道，因其善于團(tuán)結(jié)戰(zhàn)友，組織能力強(qiáng)，被調(diào)入紅一軍團(tuán)政治部任組織干事，旋任政治部巡視員。民國24年（1935年）10月湯光恢隨中央紅軍沖破敵人的圍追堵截，戰(zhàn)勝雪山草地，勝利到達(dá)陜北革命根據(jù)地。為培養(yǎng)抗日軍政干部，組織上為充分發(fā)揮他的教育能力和組織才干，任命湯光恢為抗日軍政大學(xué)教育干事。

民國26年（1937年）國共兩黨為了抗擊日寇侵略者再次握手言和聯(lián)合抗日。根據(jù)國共代表協(xié)商將中共領(lǐng)導(dǎo)的南方八省14個地區(qū)的紅軍游擊隊改編為中國國民革命軍新四軍，蔣介石任命非黨派人士葉挺中將為新四軍軍長，中共題名項英出任新四軍副軍長。同年12月25日新四軍軍部在湖北武漢成立；民國27年（1938年）1月6日新四軍軍部遷南昌，旋遷安徽歙縣巖寺。同年8月2日進(jìn)駐安徽涇縣云嶺鎮(zhèn)。中共中央為加強(qiáng)對新四軍的領(lǐng)導(dǎo)，從延安抽調(diào)湯光恢等一大批骨干力量充實(shí)新四軍的領(lǐng)導(dǎo)隊伍，湯光恢奉命調(diào)任新四軍政治部組織部副部長，協(xié)同組織部長李子芳健全新四軍干部隊伍，組織部下設(shè)組織科、干部科、調(diào)查統(tǒng)計科、青年科；湯光恢還兼任調(diào)查統(tǒng)計科科長一職。新四軍軍法處成立，新四軍秘書長李一氓兼任軍法處處長，湯光恢出任副處長，主持工作，不久湯光恢升任軍法處處長，下轄軍紀(jì)科、審判科、執(zhí)行科、典獄、執(zhí)行隊五個科級單位。湯光恢執(zhí)法森嚴(yán)，軍紀(jì)嚴(yán)明，在他的督導(dǎo)下，新四軍成為一支戰(zhàn)無不勝、紀(jì)律嚴(yán)明的抗日武裝。新四軍保衛(wèi)部與軍法處合并辦公后，湯光恢出任保衛(wèi)部部長。

民國30年（1941年）1月7日新四軍軍部向江北挺進(jìn)，在涇縣茂林地區(qū)陷入上官云相指揮的8萬國民黨大軍的包圍之中。新四軍副軍長項英和新四軍參謀長周子昆被叛徒劉厚總槍殺。葉挺軍長臨危受命將部隊撤到石井坑固守待援。葉挺為了部隊生存冒險下山與國民黨代表談判，不想被扣押，新四軍數(shù)千人因彈盡糧絕而被俘繳械。黃火青率領(lǐng)一部分新四軍沖出敵人的包圍圈與江北新四軍指揮部會合重組新四軍軍部。中央派劉少奇任新四軍政委，陳毅為新四軍軍長，湯光恢出任新四軍保衛(wèi)部部長。為嚴(yán)肅軍紀(jì)、抗日除奸，湯光恢撰寫了《關(guān)于鋤奸政策的幾個原則問題》；民國31年（1942年）湯光恢又撰寫了《關(guān)于鋤奸政策的幾個具體問題》，他的這兩篇文章，成為新四軍除奸的重要政策依據(jù)，為鞏固抗日游擊區(qū)，避免誤殺擴(kuò)大化，加強(qiáng)內(nèi)部團(tuán)結(jié)，起到了重要的作用。

抗戰(zhàn)勝利后，我軍在蘇聯(lián)紅軍的配合下，抽調(diào)了大批干部和部隊進(jìn)入東北接管日偽在東北的政權(quán)，并加緊培養(yǎng)和訓(xùn)練東北人民軍干部隊伍，建立地方政府，湯光恢奉命調(diào)往東北參加?xùn)|北軍政建設(shè)。解放戰(zhàn)爭時期，湯光恢出任東北野戰(zhàn)軍第一縱隊政治部主任。

民國36年（1947年）湯光恢調(diào)任華東野戰(zhàn)軍第一兵團(tuán)第一縱隊政治部主任，旋遷升為第一縱隊政委；華東野戰(zhàn)軍改為第三野戰(zhàn)軍后，湯光恢出任三野第20軍副政委兼政治部主任，輔佐軍長劉飛整肅部隊，使全軍斗志昂揚(yáng)，在渡江戰(zhàn)役及解放江南的戰(zhàn)斗中，其部屢建奇功。民國38年（1949年）5月湯光恢率部解放浙江，功升浙江軍區(qū)第七兵團(tuán)第21軍政委；同年7月為建立地方政權(quán)，湯光恢出任中共浙江臺州地委書記，為獎勵他在解放戰(zhàn)爭中所作出的貢獻(xiàn)，中央軍委授予他“紅星三級”勛章。

新中國成立后，湯光恢歷任膠東軍區(qū)政委、山東軍區(qū)政治部主任；1954年湯光恢奉調(diào)東北，出任東北軍區(qū)公安軍政委；1955年湯光恢改任沈陽軍區(qū)公安軍司令部政委，為東北公安軍的建設(shè)立下不朽的功績，同年9月毛澤東主席簽批湯光恢為少將軍銜，并授予其二級八一勛章，一級獨(dú)立自由勛章，一級解放勛章。

1957年沈陽軍區(qū)公安軍撤銷編制；同年8月湯光恢改任黑龍江省軍區(qū)第二政委；1958年湯光恢當(dāng)選為第二屆黑龍江省人大代表。1961年8月湯光恢返回故鄉(xiāng)江西，出任江西省軍區(qū)政委。中共中央十一屆三中全會后，湯光恢響應(yīng)黨中央號召，主動要求退居二線，被聘為江西省軍區(qū)顧問。1988年7月30日中央軍委為表彰湯光恢為中國人民的解放事業(yè)所做出的巨大貢獻(xiàn)，頒發(fā)給他中國人民解放軍一級紅星功勛榮譽(yù)章。湯光恢離休后，以詩為樂，其《憶昔思今》詩詞，成為其光輝一生的寫照。