1933年初冬，谢子长奉命回到陕北，在白色恐怖下，秘密活动于团庄河一带。治国经常给子长送饭，主动站岗放哨，深得子长信任，经常给他讲解革命道理，启发他的阶级觉悟，引导他走上了革命道路。11月，受谢子长委派，前往南梁堡给刘志丹送信。刘志丹将他留下，担任通讯联络工作。他披星戴月、忍饥挨冻，奔波于国民党严密封锁的旦八、庆阳、洛河南部等地，每次任务都完成的很出色。
同年12月30日晚，治国带领游击队员五六人去吴家庄，乘恶霸地主刘五杀猪宰羊大摆宴席过除夕之际，一脚踢开大门，冲进窑里，大声喝道：“刘五，你这个坏蛋听着，我们陕北红军，今晚给你下最后通牒！今后，一不许你胡乱派款；二不许你收租子；三不许你欺压百姓，如果你胆敢胡作非为，红军绝不饶你……”。刘五吓得昏死过去，治国等走后，刘五恶狠狠地说：“李毛四，哼！穷小子造反，我绝轻饶不了他！”不久，刘五勾结民团，勒逼李母说出治国下落。李母宁死不屈，刘五就将治国堂弟四娃抓到云台山杀害。
1934年农历二月，治国由地方转入红军部队，参加了击溃李家岔民团李丕成的战斗、横山梨树台战斗和打石湾镇的战斗。
1934年3月，国民党反动派发动了对陕甘革命根据地的第一次围剿，治国参加了刘志丹领导的反“围剿”斗争。在西华池战斗中，治国与其他游击队员，把敌人引诱到红军的包围圈内，配合主力部队歼灭了敌人，治国荣立一等功。刘志丹表扬他们是：“尖刀直入，开辟心脏。”
反“围剿”胜利后，治国在红军一支队任班长。不久加入中国共产党，随五支队转战于安定、横山、清涧、绥德等地，先后参加了攻打安定城、景武塌、姚则峁河、张家圪台、河口镇等战斗。在姚则峁河战斗中，治国率先抢占制高点，奋勇击溃敌张建南部阻击，冲进营部，歼灭敌人，缴获长枪20多支、短枪3支和大量弹药。在攻打安定城时，治国与6位突击队员在部队掩护下，冲向衙门，打开监狱，营救出200多名被押的革命志士和群众。由于治国作战英勇顽强，多次受到谢子长的赞扬，称他是“不怕死的刚强铁汉”。
1934年9月，陕北特委决定成立十二支队，委任治国为支队长。当时支队初创，只有3支枪，大部分战士以镰刀、斧头、大刀、长矛为武器，或以笤帚圪塔裹红布冒充盒子枪。经过周密的侦察部署，治国决定攻打安塞青石崖民团，夺敌武器。一天夜里，游击队员秘密隐蔽在崖窑下。第二天拂晓，大雾弥漫，一个团丁刚把梯子放到崖窑下准备小解。治国一个箭步冲上去抓住他，审问清了崖窑里的情况，带领战士们蜂拥而上，俘虏了还在酣睡的民团团丁，缴获了全部枪支弹药，镇压了罪大恶极的反革命分子，将没收的财物分给群众，扩大了红军的政治影响。
1934年农历12月22日，李治国率十二支队参加了攻打位于靖边、安塞、安定三县交界处的卧牛城战斗。卧牛城是恶霸地主沈百万、民团团总樊炳科、安塞十三川民团团总阎九登的避难所，背后有三边军阀张廷芝撑腰。红军八、十二、十三支队，经过三天战斗，于24日攻下了山寨。反动民团龟缩在半山腰的崖窑里顽抗，治国发动群众挖土填沟，将接近崖窑洞口时，张廷芝带领一个营的骑兵窜到卧牛城。治国前后受敌、临危不惧，一面指挥阻击敌人，一面掩护群众撤退。时腿部中弹负伤，直到群众全部撤离战场后，才命令部队向南撤退，由他最后掩护。他大义凛然、宁死不屈，抱着突然窜到跟前的国民党兵，滚崖而下，壮烈牺牲。时年23岁。
李治国英勇献身的英雄事迹，传遍了安塞、安定城乡。1945年，李治国被录入中共中央在延安编纂的军队烈士英名录中。
