没过多久，董振堂与赵博生就有了一个惊天动地的大计划——发动宁都起义，投奔中国工农红军。经过一番艰难的运作，董振堂和赵博生确定了二十六路军中参与起义的部队和比较合适的暴动时间。一切准备工作完成后，就静等着那声响亮的标志性枪声了。

12月14日傍晚，整个宁都城的空气骤然间紧张起来，似乎弥漫着一股一触即燃的火药味。当董振堂下达简短的指示后，七十三旅的官兵们便分头行动了。学兵连的官兵控制了东门和北门，警卫连的官兵端着枪在街上来回巡逻，旅参谋处在街上张贴着新的标语：“打倒阻止我军北上抗日的蒋介石！”“到红军中去！”

与此同时，二十六路军总指挥部的小楼里灯火通明、人声鼎沸。参谋长赵博生正在楼上大摆筵席，宴请军中团以上的军官及他们的随从侍卫。见大家都吃饱喝足后，赵博生示意大家安静下来，向在场的官兵宣讲了当前国内的局势及二十六路军的处境，最后当众宣布举行起义加入红军的消息。这个消息如一声惊雷吓着了在场的每个人，大家一时之间竟无所适从。个别反对起义、反对倒戈的官兵立刻被解除武装给控制了。

总指挥的行动取得胜利后，宁都城宣布戒严。赵博生重新颁布了口令，并亲手写下了“解放”二字。紧接着，几声响亮的枪声划破宁静的夜空，宁都起义的号角吹响了。

听到这振奋人心的行动枪声后，各起义部队按照事先规定好的计划迅速行动起来。一时间，宁都城的大街小巷时不时地传出时松时紧的枪声和口号声。大部分地方的行动都进行得相当顺利，几乎没有遇到任何障碍，唯有二十五师师部和电台两处遇到了顽抗。董振堂知道后，立即带领部队前往这两处配合原有部队作战，最终清除障碍。

12月15日凌晨，宁都城里的战斗全部结束。上午九点，宁都起义各部队汇集到城东南角的高塔之下。董振堂站在高处，面带喜悦的笑容，高声喊道：“我们起义成功了！我们再也不受国民党的气了！”说完，他把自己身上戴的国民党徽帽、徽章从身上取了下来，然后又把国民党的一面青天白日旗当众撕毁，接着说，“从现在起，我们与这些东西永别了！我们马上到红军那边去！”霎时，起义队伍中响起了震天动地的口号：“打倒蒋介石！打倒军阀！打倒国民党反动派！”

一条浩浩荡荡的起义队伍在董振堂的带领下向中央革命根据地方向前进……

一心向党

宁都起义后，国民革命军第二十六路军被编入中国工农红军第五军团，董振堂担任副总指挥兼十三军军长。

红五军团成立后，部队党组织召开支部会议。会上讨论并通过了吸收董振堂加入中国共产党的问题，并报上级组织审批。在审核考察期间，董振堂的表现令大家都颇为满意。真正了解他的人知道，他一贯的作风就是勤俭节约、关心下级、一心扑在部队的建设上面，并不是因为要接受党组织的考验才故意做出的样子。

为了帮助董振堂将十三军带起来，军委派了何长工来当他的参谋长。董振堂认为何长工是个老红军，为人正派又富有实战经验，所以非常尊重他，经常向何长工请教练兵、打仗方面的问题，不管是开会还是检查工作也都先让何长工讲话。一段时间相处下来，何长工觉得，董振堂虽然出身于国民党旧军队，但为人正派又很有上进心，是一个很有前途的进步青年。在何长工的帮助下，十三军的改造工作开展得十分顺利，走在了整个红五军团的最前列。

董振堂除了在军队建设方面下苦功外，还在自身的学习方面下了工夫。每天晚上，他都要学习到十二点以后，提高自身的文化、思想和军事理论水平。同时，他还把自己学到的东西教给自己的下级，努力提高全军的思想文化素质。

1932年2月，董振堂带领红十三军参加赣州战役。在这次战役中，他率领部队抵制了敌人的援兵，成功掩护红三军团安全撤退，圆满完成了任务。赣州战役是红五军团成立后的第一场战役，它的胜利对红五军团、对董振堂来说意义非凡。