一起吃干蘑菇、皮带和发霉的烂马皮。饥饿、严寒及长途跋涉，战士们都疲惫不堪，不少战士还没有到达西征的目的地，就长眠在皑皑白雪的林海里。有一位小战士小陈同志，平时好说好笑，这天在齐腰深的大雪里走着走着就一声不响地屹立在风雪中死去。每每出现这些不幸的情景，李兆麟都含着泪水小心翼翼地用雪掩埋好这些战友的遗体，悲痛地在风雪中继续率部前进。一天，零下40多摄氏度，在森林里露营。一个战士由于冻得神经错乱，一头扑到火堆里，当同志们把他拉出来时，这位战士已经牺牲了。以后每到露营时，李兆麟总是提醒大家不要离火堆太近。当大家入睡后，李兆麟不顾自己疲劳，在篝火旁一边同其他领导同志研究第二天的行动计划，一边往火堆里加柴。有时怕冻坏已经入睡的战士的身体，还把熟睡的战士叫醒起来活动活动再睡。在征途遇到困难的时候，他经常鼓励大家说：“我们的西征就快要到达目的地了，大家要坚持斗争，度过这黎明前的黑暗！”英雄的抗联战士在李兆麟率领下经过一个月的长途跋涉，冲破敌人重重包围，战胜饥饿和严寒，翻越崇山峻岭，踏平林海雪原，终于在1938年12月底到达小兴安岭西麓海伦境内的六军三师后方白马石，与王明贵等同志率领的西征先头部队胜利会师。在硝烟弥漫的抗战烽火中，在西征的艰苦岁月里，李兆麟亲身经历了抗联战士在春、夏、秋、冬四季变换中的艰苦作战生涯，于戎马倥偬中编写了一首用古曲《落花》调填词的《露营之歌》。这首歌，表达了全体抗联战士无论是在“暴雨狂风”的恶劣天气里，还是“足溃汗滴气喘难”的艰苦行军中；无论是处在“敌垒频惊马不前”的重重包围下，还是“冷气侵入夜难眠”的雪地露营时，都动摇不了誓同日寇血战到底“夺回我河山”的钢铁意志。
“铁岭绝岩，林木丛生，暴雨狂风，荒原水畔战马鸣。围火齐团结，普照满天红。同志们！锐志哪怕松江晚浪生。起来哟！果敢冲峰。逐日寇，复东北，天破晓，光华万丈涌。……”
战士们高唱着《露营之歌》，驰骋在抗日烽火的岁月中，拼搏在抗日救亡的疆场上。这首歌在当年成为激励抗联勇士报国雪耻、英勇杀敌的有力的精神支柱。
1939年4月，李兆麟被选为中共北满省委常委兼任组织部长。5月，根据北满省委的决定，将三、六、九、十一军合编为东北抗日联军第三路军，李兆麟任总指挥，冯仲云任政委。三路军成立不久，李兆麟又编写了一首《三路军成立纪念歌》：
八载余，强敌嚣张，铁蹄肆踏践。
三路军全体将士高唱着三路军成立的战歌，在李兆麟指挥下驰骋在龙江北和龙江南一带，依靠山区，对日寇开展平原游击战争。历经40几次大、小战斗，先后袭击和攻克通北县警察署、紫霞宫警察分署和飞机场、老龙门车站、三合屯，李桂芳屯、曹乃修屯、火红鸡警察分署、北兴镇、讷河县城等地，冲破了日寇所谓“黑（河）、北（安）、龙（江）3省会攻计划”。日寇大吹大擂的“五大连池会师”的预谋遭到了可耻的破产。缴获敌人各种轻重武器500多件，歼灭和俘虏敌人750多人，牵制了大量的日伪兵力，在讷河、克山、依安、拜泉等县建立起抗日救国会和党团组织，有力地支援了全国的抗日斗争。
1940年春，三路军缩编为三、六、九、十一等4个支队，继续在北部坚持抗日游击战争。这是抗联战士最艰苦的时期，李兆麟利用一切机会对抗联战士作政治思想工作。同年5月1日，李兆麟在通北山里庆祝“五一”国际劳动节大会上说：“今天正是敌人疯狂不顾一切地向我们进攻、袭击我们的时候，但这是敌人的最后挣扎，是俗语说的‘天刚要放亮，小鬼龇牙’的时候，革命越接近胜利，敌人就越要拼命挣扎，我们要更加艰苦奋斗，胜利已经不远了！”李兆麟坚信胜利一定是我们的，他的坚定的革命意志和无畏的革命精神，感染着每一个抗联战士。
1940年7月，辰清伪森林警察大队长董连科率警察给日寇引路，偷偷地闯进我朝阳山的指挥部。当时仅有教导队40余名战士，打退敌人一天数次的冲锋。在多于我十几倍的日伪军围攻下，三支队政委赵敬夫率部突围护送李兆麟等7名同志，在返回的路上不幸牺牲；其余同志包括北满省委委员张兰生，总指挥部机要秘书兼电台台长崔清林也在砸坏电台后壮烈牺牲。在这次战斗中，打死伪森林警察大队长董连科等许多日伪军，但我方损失也不小。
1940年秋，由王钧、王明贵率三支队去平原开展游击活动，后方只留下李兆麟和年老体弱的战士及女同志照顾十几名伤病员。一场暴雨使河水猛涨，低洼地变成一片汪洋。李兆麟等二十几名同志被困在南北河的东部森林里达50多天。身上干粮吃光后，杀掉战马，连马皮都吃光了，河水仍没退，就拣些野菜、树叶和“大耳朵毛”充饥。男同志饿倒了，女同志坚持爬出去找榛子、蘑菇等食物，谁也不肯往嘴里放，都是带着它爬回来，双手捧着它交给总指挥。李兆麟每次分这些食物时，总是先分给伤病员，然后给年老体弱的战士和女同志，轮到他自己，