甄家莊殲滅戰之後，周士第再次病倒了。

周士第打起仗來，常常是殫精竭慮、廢寢忘食，連續幾晝夜不休息。並且，他又常常是親臨一線，日夜不離指揮崗位。因此常常出現這樣的情況：戰鬥緊張進行中，他精神十足，戰鬥一結束，敵人被消滅了，他自己也就累垮了。這次病得較重，戰鬥一結束他就被用擔架送進了醫院，醫生檢查是肺結核病複發，領導要他去延安療養。這時已看到八年抗戰勝利曙光即將到來，周士第不願離開戰鬥崗位去療養，繼續堅持在晉綏根據地。

20多年的戎馬生活，幾次負重傷，加上蔣介石監獄迫害，周士第的身體一直不好。賀龍、關向應等領導去了延安之後，周士第的擔子加重了，他常常病中一邊服藥，一邊指揮戰鬥。有時高燒達39℃，仍不下火線，躺在擔架上指揮。但是，頻繁的戰爭，繁重的工作，把周士第徹底累垮了。1944年6月，周士第不得不奉命到延安療養。

在延安休養治療期間，一度病情加重，毛澤東曾專門去醫院看望周士第。周士第感動地說：我不要緊，至少還可以為黨工作20年，請主席放心！

毛澤東看過周士第之後，對賀龍說：“周士第同誌具有無產階級共產主義的堅決性，對養病也很有信心。”事後，賀龍向周士第傳達了毛澤東主席的話，周士第受到極大鼓舞，更加堅定了與病魔鬥爭的信念。

在此期間，周士第作為代表，參加了中國共產黨在延安召開的第七次全國代表大會。會後，繼續在延安養病。

1946年6月，周士第病體尚未痊愈，在他一再要求下，回到了晉綏邊區繼任軍區副司令員。然而，他一去晉北，戰役就打響了。結果，8月15日晉北戰役一結束，周士第的身體又累垮了。隨後，他奉命兼任晉綏軍政幹部學校副校長，帶病主持了學校的開學及教務工作。

1948年5月，周士第調任華北軍區第1兵團副司令員兼副政委，徐向前任兵團司令員和政治委員，周士第成了徐向前的得力助手。說起來，周士第同徐向前是老相識了，他倆都是黃埔一期的青年學生，他很尊重徐司令員，倆人也成了親密戰友。