1931年9月18日，日本發(fā)動(dòng)九一八事變。目睹山河破碎，國土淪喪，同胞受難，富有愛國思想的李兆麟心中燃起了憤怒的火焰。他暗暗發(fā)誓：決不當(dāng)亡國奴，要走抗日救國的道路。恰在此時(shí)，在北平（今北京）參加?xùn)|北民眾救國會的姨夫張一吼寫信給李兆麟，讓他到北平去。當(dāng)李兆麟向母親述說了自己想去北平參加抗日救國活動(dòng)的心愿后，母親勸阻說：“你爸爸去世早，全家大小事情就靠你一個(gè)人支撐，你走了家里怎么辦？”李兆麟十分理解母親的心情，他耐心地說：“日本人今天占領(lǐng)了奉天省，明天就要吞并東三省，然后就要滅亡全中國。沒有國，怎么還能有家??！古人都知道，‘國家興亡，匹夫有責(zé)，我是一個(gè)青年人，怎能眼看著敵人宰割我們的國土不挺身而出呢？”這時(shí)，李兆麟已成了家，妻子也支持他的決定。在兒子兒媳的堅(jiān)持下，母親只好同意。于是，李兆麟賣掉一車大豆作路費(fèi)，于1931年11月告別親人，奔赴北平。在北平，李兆麟?yún)⒓恿藮|北民眾救國會，進(jìn)行革命活動(dòng)。

1932年2月初，李兆麟與共產(chǎn)黨員馮基平等根據(jù)黨組織的指示從北平回家鄉(xiāng)組織抗日武裝?；氐竭|陽后，李兆麟利用同鄉(xiāng)和同學(xué)的關(guān)系，公開出面串聯(lián)，經(jīng)常往來于“燕子”隊(duì)、“長江”隊(duì)、“平日”隊(duì)、“天地容”等各種名目的民眾抗日義勇軍隊(duì)伍之間。同時(shí)還聯(lián)合遼陽二區(qū)區(qū)長蘇景陽共同成立了東北民眾抗日義勇軍第二十四路軍。蘇景陽為司令，李兆麟為副司令，下設(shè)5個(gè)支隊(duì)，共3500余人。由于司令蘇景陽怕受牽連，始終不出面，隊(duì)伍實(shí)際上掌握在李兆麟和從北平派來的黨團(tuán)員手中。

第二十四路義勇軍成立后，以小堡為中心，在遼陽和沈陽、本溪之間的廣大地區(qū)開展了轟轟烈烈的抗日救國斗爭。3月底，該部攻打鏵子礦日偽警察隊(duì)，活捉了當(dāng)時(shí)正在該礦的偽昭和制鐵所采礦課課長久留島秀三郎。接著，又殲滅了投靠日偽的土匪隊(duì)“洪盛團(tuán)”130余人，擊潰了勾結(jié)日軍的地主武裝“南大會鄉(xiāng)團(tuán)”千余人，殲滅了從遼陽竄到貴子山的日軍守備隊(duì)數(shù)十人。第二十四路義勇軍對敵斗爭的一連串勝利，大大鼓舞了當(dāng)?shù)孛癖姷目谷站葒鵁崆椋S多百姓紛紛加入義勇軍，到1932年六七月間，隊(duì)伍已發(fā)展到6000多人。

1932年8月28日，李兆麟率領(lǐng)第二十四路軍會同活動(dòng)在沈陽郊區(qū)的第二十一路義勇軍，共同攻打了日偽重兵防守的沈陽。28日晚，各路義勇軍按計(jì)劃向沈陽發(fā)起進(jìn)攻，并在投誠的偽警察接應(yīng)下，于23時(shí)攻到城外大南門附近。由于日偽軍阻擊火力較強(qiáng)，義勇軍未能破城。攻打東塔機(jī)場的義勇軍攻入機(jī)場，燒毀東塔機(jī)場日軍飛機(jī)7架。天亮前，各部義勇軍撤出戰(zhàn)斗。義勇軍這次攻打沈陽的戰(zhàn)斗，有力地打擊了日偽統(tǒng)治者的氣焰，在全國產(chǎn)生了廣泛影響，國內(nèi)外許多報(bào)紙都對此進(jìn)行了報(bào)道，振奮了人民群眾的抗日熱情。

李兆麟在組織義勇軍開展抗日斗爭的同時(shí)，還配合馮基平等在遼陽小堡一帶組織農(nóng)民開展抗日救國活動(dòng)。他們建立起了“反帝大同盟”“農(nóng)民大同盟”“窮人會”“婦女會”和“少年先鋒隊(duì)”等群眾組織，開展抗租抗息、分糧吃大戶、罷鋤斗爭，反對漢奸地主的剝削壓迫。李兆麟不僅自己參加革命，還把母親、妹妹和堂兄弟等親屬也都動(dòng)員起來參加抗日救國的宣傳活動(dòng)。他把家里的錢拿出來做活動(dòng)經(jīng)費(fèi)，到沈陽買回來兩臺油印機(jī)刻印傳單，然后組織農(nóng)民和兒童中的積極分子利用廟會的機(jī)會進(jìn)行散發(fā)。由于李兆麟等黨團(tuán)員的積極工作，小堡附近幾個(gè)村的農(nóng)民經(jīng)常集會，高唱《救亡之歌》《工農(nóng)兵之歌》等革命歌曲，視野大大開闊，覺悟有了明顯提高，一時(shí)間呈現(xiàn)出廣大農(nóng)民揚(yáng)眉吐氣、積極擁護(hù)和參加抗日救國活動(dòng)的大好局面。