抗联军以上干部只剩李兆麟一人。在遭受如此严重挫折的情况下，李兆麟独撑危局，担负起各军的指挥责任。他日夜奔波于松花江两岸，巩固了抗日联军的各部队并先后组织了3批部队西征，为保持抗联实力、创造新的根据地和游击区，做出了突出的贡献。

    三江地区抗联主力于1938年7至8月间由冯志刚、陈雷、王钧、王明贵、金策等同志分别率领抗联队伍开始陆续西征时，为保证部队顺利西征，李兆麟率六军司令部仍在三江活动。他曾率领抗联战士在富锦境内，为四军留守处、十一军一师师长李景荫领导的300多名同志解了围。

    1938年11月，党决定李兆麟率六军军部教导队和十一军李景荫部最后一批由富锦出发西征，当时不少战士冬服还没有穿上，李兆麟派部队袭击鹤岗市郊区的日本仓库，用缴回来的棉布、棉花带领同志们赶制棉衣100多套。山区乡亲们又送来不少套棉装，看到战士仍有没换上冬装的，不少乡亲把自己身上的棉衣脱下给子弟兵穿上。抗联战士感动得直流泪，更坚定了西征抗日救国的决心。西征途中，在百里不见人烟的林海雪原里，没过多久，战士们身上带的粮食就吃光了。李兆麟鼓励大家说：“同志们，为了抗日，我们必须保住生命。”他和大家一起吃干蘑菇、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