1946年秋天，国军队大举进攻陕甘宁边区，住文水一带的八路军调往晋西作战，阎锡山趁机扫荡晋中平川，形势恶化。为了保存革命力量，减少不必要的牺牲，中共文水县委根据上级指示，决定留少数干部组织“武工队”，坚持敌后斗争，大批干部转移上山，刘胡兰也接到上山的通知。但经过锻炼逐渐成熟起来的刘胡兰，想到自己年龄小易于隐蔽，敌后工作更需要她，请求留下来坚持斗争，上级批准了她的请求。

在艰苦的环境里，她深入敌区;收集情报，发动群众，开展斗争。经常出入“青纱帐”，隐匿“古墓穴”;配合“武工队”打击敌人，协助“武工队”镇压了云周西村罪大恶极的反动村长石佩怀。