1946年6月，蒋介石发动了全面内战。林伯渠通过边区政府发布动员令，动员边区人民支援解放战争。在9月16日检阅边区自卫军的大会上，他发出号召：“全边区人民要武装起来，积极训练自卫军，防止蒋介石的进攻。”

　　1947年3月，国民党派遣胡宗南等部23万兵马大举进攻陕甘宁边区，而我西北解放军仅两万余人。中共中央决定撤出延安，由毛泽东、周恩来、任弼时率领党中央和中央军委机关留在陕北指挥西北和全国的解放战争，刘少奇、朱德等组织中央工作委员会，前往华北进行中央委托的工作。这时，林伯渠已是61岁了，党中央照顾老同志，想要他东渡黄河去华北。但他觉得自己是边区政府主席，坚持要留下来，同边区人民一起战斗。

　　3月8日延安举行万人动员大会，林伯渠致开会词，号召边区军民立即行动起来，保卫边区，保卫毛主席，粉碎敌人的进攻。3月14日，他率领边区政府一批干部离开延安，开始了一年多的转战历程。

　　在转战陕北的岁月里，林伯渠在党中央和西北局的领导下，率领边区政府做了大量工作。陕甘宁边区是个约150万人口的解放区，可是由于“胡祸”以及干旱、雨涝、冰雹、霜冻等自然灾害，灾民竟达25万之众。林伯渠通过边区政府发放救济粮，成立生产救灾会，召开各种会议，组织生产自救，并亲自检查救灾工作。他在绥德检查救灾时，以一日两夜的时间找人谈话和批阅材料，然后召集分区党政负责同志20余人，对当地救灾工作做出了具体部署。

　　他还领导边区政府积极组织人民群众参军参战，支援前方。边区政府在转战期间先后动员了数万　青壮年参加主力军和地方兵团，一万余人参加游击队。还组织群众进行救护伤员、运送物资、缴纳军粮军草、缝制军鞋、拥军优属等项工作。由于部队调动频繁，粮秣运输存在困难，特别是马草需要量大，调拨运输更为困难。为了解决这一问题，边区政府曾动员干部每人割100斤草，作为生产任务。林伯渠白天紧张工作，晚上经常行军转移，身体又不大好，大家劝他不要参加割草劳动，他不听，坚持拿着镰刀、绳子和同志们一起上山割草。

　　1947年10月《中国土地法大纲》公布以后，11月，中共西北中央局在绥德县义合召开陕甘宁边区干部会议，传达全国土地会议精神。会议有些“左”的倾向。林伯渠对土地改革和干部政策中”村村点火，户户冒烟”，翻底财，“搬石头”等一套做法，有着不同意见，并始终保留自己的看法。但鉴于当时有些群众受“左”的倾向影响，他适当地很有分寸地从党的基本政策上加以解释说明。会后在绥德雷家沟的试点工作中，他毫不犹豫地纠正了排斥中农和吊打地主等一些“左”的做法。陕北大地主安文钦，比较开明，抗日战争时期做过边区参议会副议长。这次土地改革分了他的土地房屋，“扫地出门”。林伯渠得悉后，向毛泽东主席汇报。毛泽东认为有些做法不妥。林伯渠根据毛泽东的意见，亲自处理了这件事，退还了他的一些房产，并向他道歉。安文钦十分感谢，说共产党不忘旧情。这件事，对于纠正土地改革初期某些“左”的做法起了很大的作用，同时也体现了党在执行统一战线政策中的一贯性和严肃性，使党在各阶层人士中赢得了威望和信誉。

　　1948年4月，彭德怀率领的西北人民解放军在陕甘宁边区人民的支援下，光复了延安。5月11日，林伯渠率领边区机关回到了阔别一年多、而今已是满目疮痍的延安，立即投入了领导边区人民发展生产、恢复建设、迅速医治战争创伤的战斗。

　　12月间，党中央调林伯渠去担任新的工作。他怀着极不平静的心情，离别了奋战13个春秋的陕甘宁边区——延安，前往当时党中央所在地河北省平山县西柏坡村，又投入了迎接新中国开国大典的神圣工作。