1937年七七事变发生后，抗日战争全面爆发，中共中央决定撤销原定左支队去苏联学习的决定，改为就地学习。左支队遂迁到迪化东门外的一座营房里，开始了正规的学习生活。西路军左支队的番号取消，编制成立总支队，对外称“新兵营”，共有成员420人。
　　“新兵营”实际是一个培养人才的基地。学习内容包括文化知识、政治理论、军事技术三门，目的是适应抗日战争的需要，为党造就一批德才兼备的掌握现代军事技术的骨干。
　　李先念根据自己的文化水平，参加初中课程班的学习。他原来读过两年私塾，参加革命后又养成天天早晨读书的习惯，因而语文课程易懂易学，不是难关，最难啃的是数学。为了打好基础，循序渐进，他有时还抽时间去小学班听讲。白天听课，晚上演算，有时为了弄懂一个算式，要反复演算到深夜，直到完全熟练才作罢。周纯麟回忆说：“有一天晚上，我对一道算术题做了几次都做不出来，脑子憋得疼，就想跑到老首长那里去叫苦。可是，当我走近李先念同志的寝室时，只见他正在油灯下认真地演算习题，桌子上已经写满了几张草稿纸。我站在他的身后，只见他那样认真地书写每一个阿拉伯字母，仔细地演算每一道算式，一遍不对，就做第二遍，第三遍……他是那样专心致志，以致我站在他身后十多分钟，他都没有发现。我本来是带着满腹牢骚来的，现在亲眼见到李先念政委这样刻苦学习，我心里的怨气一下子全消了……”
　　有些指战员常年驰骋疆场，英勇杀敌，很不习惯屁股坐在板凳上，手握笔杆子，听讲、记笔记、做作业。有的说：“没有文化，照样能打仗！”有的说：“学它干啥，白费脑子！”还有的说：“我们天生是玩锄把子、枪杆子的料，一见笔杆子就头疼！”针对这些影响学习的错误观念，李先念经常深入各班组，与大家谈心，鼓励大家端正学习态度，克服畏难情绪。他说：“学习文化知识是掌握军事技术和提高政治理论水平的必经之路，攻不下文化这座堡垒，别的堡垒你就别想夺取它。困难是有的，但并不可怕。雪山草地不是过来了吗？祁连山、戈壁滩不是过来了吗？现在总不会比那个时候困难吧！只要认真学习，多动脑筋，就一定能够攻取文化堡垒，完成党交给我们的学习任务。”李先念对教员非常尊重，甘当小学生，从来不摆首长架子。教员讲课，他认真听讲；教员提问，他踊跃回答；教员布置作业，他按时完成；不懂的地方，他主动请求教员辅导。他常对部下说：过去行军打仗，要纸没纸，要笔没笔，要书没书。现在条件好了，有吃有住，有书有笔，而且组织上还请来了教员，所以我们要抓紧机会，珍惜时间，好好学习。教员的劳动是很辛苦的。他们是我们的老师，我们应该尊重他们。
　　“新兵营”的成员中，红三十军的指战员占多数。为了加强与来自四方面军总部和五军、九军指战员的团结，李先念特别强调三十军的同志要严格要求自己，一视同仁，决不能垒山头，搞小圈圈。保持艰苦奋斗的作风，也是李先念注重的一个方面。他在生活上克勤克俭，以身作则，从不提任何特殊要求。吃穿和大家一样，衣服破了自己缝补，铅笔用到寸把长还在用，稿纸正面写完反面再写……有次，他在散步时看到一大队的同志把吃剩的馒头和羊肉倒在坑里，就把队的领导找到现场，严肃地说：“你们看看，这么好的白面馒头，这么肥的羊肉全倒了，多叫人心疼啊！我们现在的好生活来之不易，是党中央代表想了好多办法得来的，是新疆人民支援的结果。我们千万不要忘记在祁连山中挨饿受冻的日子，要教育同志们把富日子当穷日子过，革命的道路还长着呢！”
　　1937年12月中旬，李先念奉中共中央的指示去延安。同行的有李卓然、程世才、李天焕、郭天民、曾传六等同志。他们告别了战友，告别了“新兵营”的生活。