1932年4月2日，在中共陕西省委的指挥策划下，许天洁、刘林圃、习仲勋等人在甘肃省陇南市两当县，领导国民党军第十七路军警备第三旅第二团第一营，发动起义，由于这次起义发生在甘肃的两当县城，所以史称“两当起义”，又称“两当兵变”。起义部队后来主动撤出两当县城，根据中共陕西省委的指示，部队编为中国工农红军陕甘游击队第五支队，下辖三个连，许天洁为支队长兼第三连连长，习仲勋为支队政治委员。两当起义是中国共产党在甘肃发动最早的一次武装起义。虽然起义最终失败，但在分化国民党统治力量，鼓舞革命力量，策应刘志丹开辟陕北苏区的斗争中，起到了十分重要的作用。
早在1929年到 1930 年秋，中共陕西省委先后派李特生、李秉荣、习仲勋等到陕西骑兵第三旅二团二营开展兵运。1930年，经陕西省委批准在该营成立了党委，党委书记先是李秉荣，后为李特生，1931年秋以后为习仲勋。1931年春，该旅的旅长苏雨生叛离杨虎城，党组织发动全营的官兵继续留在杨虎城部。部队的番号改为十七路军第三旅二团一营。1932年2月，杨虎城令二团驱赶驻扎在甘肃的两当、徽、成三县的四川军阀部队，将势力扩展到陇南地区。当时中央红军的反“围剿”胜利的消息传来，鼓舞了这个部队地下工作同志的斗志，加快了武装起义的步伐。他们在部队中宣传教育，鼓动士兵的革命思想，同时在这些士兵中积极发展党员，到了1931年冬，各连都有党的骨干分子，排长、班长大部分是共产党员。该部队本来是杨虎城收编西北民军组成的，军纪涣散，习仲勋等人从严肃军纪方面做了不少工作，及时积极教育士兵，说明要维护群众的利益。
在经过一系列的准备工作之后，1932年3月间，有消息传出，住在凤县、两当县的一营要同住在徽县的二营换防。由于一营的官兵大部分来自于乾县、礼泉等地，不愿意离开家乡去更远的山区，抵触的情绪非常大。营党委认为这是一个举行起义的好时机。随即派地下党员刘书林去西安向省委汇报。省委听取了汇报后，同意了营党委的意见，并派刘林圃为特派员前往凤县传达省委的指示。刘林圃等人到达后，即召开营党委的会议，决定由刘林圃协助营党委领导起义，确定了起义在两当县城举行，起义后部队将前往陕西旬邑，与刘志丹部会合。到了4月2日零点，两当起义正式开始。各连的起义官兵先后枪杀了一连、二连、三连、机枪连四个连长，但由于机枪连的负隅顽抗，为了避免不必要的伤亡，起义部队随即撤出了战斗。三个连的 200 多名士兵很快出两当县城，连夜沿两当河北上。第二天早上9点左右，部队到达两当县境的太阳寺休整，党委在此开会研究部队的整编事宜，决定再次召开全体官兵大会，宣布部队改编为陕甘游击队第五支队，许天洁任支队长，习仲勋任政委。
部队在北上陕北途中遇到了反动部队，进行了数次战斗。士兵在长途行军过程当中，饥饿劳累，给养也很难得到。当部队到达岳御寺时，敌众我寡，最终起义失败，与刘志丹胜利会师的目的未能实现。
习仲勋等人领导组织的两当兵变虽然失败了，但两当起义播下了革命火种，鼓舞了人民的革命斗志，为陕甘地区革命武装的创建发展积累了宝贵经验，培养锻炼了一批干部，也有力地配合了陕甘边革命根据地的创建发展，在西北地区的革命斗争史上占有重要地位。
