1924年初，張琴秋考進(jìn)上海大學(xué)社會(huì)學(xué)系，同年4月加入中國(guó)社會(huì)主義青年團(tuán)，11月轉(zhuǎn)為中國(guó)共產(chǎn)黨黨員，那時(shí)候她已經(jīng)是黨內(nèi)較早的女黨員之一。1925年底，組織安排她和丈夫沈澤民一起去蘇聯(lián)莫斯科中山大學(xué)學(xué)習(xí)，1930年春季才回國(guó)。

回國(guó)后，她先在上海做地下工作，沒多久就調(diào)到鄂豫皖蘇區(qū)，擔(dān)任彭?xiàng)钴娛抡螌W(xué)校教育長(zhǎng)，后來又當(dāng)上河口縣委書記，成為那里第一位女縣委書記。在蘇區(qū)，她組織婦女成立赤衛(wèi)隊(duì)和交通隊(duì)，負(fù)責(zé)運(yùn)送物資和情報(bào)。

1932年，她被調(diào)到紅四方面軍，先是紅七十三師政治部主任，很快升任紅四方面軍總政治部主任。這可是紅軍時(shí)期女同志擔(dān)任過的最高軍事職務(wù)之一。她同時(shí)還是中共中央西北局委員，在紅四方面軍里頭算得上主要領(lǐng)導(dǎo)人。

那個(gè)時(shí)候，陳賡、許世友、洪學(xué)智、陳再道、王宏坤、王建安、王新亭、劉華清這些后來成為共和國(guó)將帥的干部，都在紅四方面軍里工作，從職務(wù)序列上看，他們當(dāng)時(shí)都直接或間接接受她的領(lǐng)導(dǎo)和部署。

在川陜根據(jù)地，她推動(dòng)?jì)D女工作，婦委會(huì)會(huì)員最多時(shí)發(fā)展到三十多萬人，婦女們參加生產(chǎn)和支前，幫根據(jù)地鞏固出力不少。她還一度兼任總醫(yī)院政治部主任，組織后勤保障和俘虜教育工作。

1933年春天，她奉命帶領(lǐng)五百多名女紅軍戰(zhàn)士，護(hù)送三百多名傷員和一批物資，從通江一帶向北轉(zhuǎn)移。走到苦草壩附近的時(shí)候，隊(duì)伍遭遇軍閥田頌堯部劉漢雄獨(dú)立師一個(gè)團(tuán)的襲擊。

她指揮戰(zhàn)士們搶占制高點(diǎn)，利用地形組織抵抗，同時(shí)安排四川籍戰(zhàn)士向敵軍喊話宣傳。敵軍士兵大多出身貧苦，聽到宣傳后出現(xiàn)動(dòng)搖，敵團(tuán)長(zhǎng)派督戰(zhàn)隊(duì)鎮(zhèn)壓，結(jié)果反而引發(fā)士兵嘩變。最后這個(gè)團(tuán)的武器被繳獲，部分士兵加入紅軍隊(duì)伍。

1935年2月，根據(jù)地婦女武裝整編為婦女獨(dú)立師，她繼續(xù)負(fù)責(zé)相關(guān)指揮和訓(xùn)練任務(wù)。婦女獨(dú)立師全師兩千多人，單獨(dú)行動(dòng)或配合主力，參加過多次戰(zhàn)斗，負(fù)責(zé)保衛(wèi)后方、運(yùn)送物資、救護(hù)傷員等任務(wù)。

1936年7月，她和陳昌浩結(jié)婚，不久后懷孕。10月，紅四方面軍一部組成西路軍西渡黃河，她擔(dān)任西路軍政治部組織部長(zhǎng)，負(fù)責(zé)干部調(diào)配和后勤協(xié)調(diào)工作。1937年3月，西路軍在祁連山地區(qū)戰(zhàn)斗失利，部隊(duì)分散突圍。她隨左支隊(duì)行動(dòng)，后來在突圍過程中被俘。

同志們掩護(hù)她化名茍秀英，自稱四川籍伙夫，暫時(shí)躲過檢查。后來身份暴露，她被押到西寧羊毛廠做工，又轉(zhuǎn)送南京首都反省院。面對(duì)審訊，她始終堅(jiān)持立場(chǎng)，沒有泄露任何機(jī)密。8月，經(jīng)周恩來與國(guó)民黨方面交涉，她和其他被俘干部一起獲釋，回到延安。

回到延安后，她繼續(xù)在婦女工作和干部培訓(xùn)崗位上忙碌，擔(dān)任過抗大女生大隊(duì)大隊(duì)長(zhǎng)、中國(guó)女子大學(xué)教務(wù)處處長(zhǎng)等職，還出席過國(guó)際民主婦聯(lián)會(huì)議，為解放區(qū)婦女工作出力。全國(guó)解放后，她轉(zhuǎn)到地方工作，擔(dān)任紡織工業(yè)部副部長(zhǎng)兼黨組副書記，分管女工和生產(chǎn)技術(shù)。

1955年全軍授銜的時(shí)候，她已經(jīng)轉(zhuǎn)業(yè)到地方工作，按照當(dāng)時(shí)的規(guī)定，轉(zhuǎn)業(yè)地方的干部一般不再授銜，所以名單里沒有她的名字。她的老部下陳賡被授大將，許世友等人授上將，她自己卻成了沒有軍銜的紅軍將領(lǐng)。