长征结束后，张德生跟随中央红军顺利到达陕北革命根据地。1936年12月，张学良和杨虎城发动了震惊中外的“西安事变”。为使事变得到和平解决，中共中央应邀派遣周恩来为首的中共代表团去西安。同时决定派张德生和贾拓夫、欧阳钦等人去西安把遭受破坏的中共陕西省委重新恢复建立起来。
当时，王明“左”倾机会主义路线在党中央占据统治地位，陕西地区的许多党组织遭到破坏，张德生随同中央派来的贾拓夫、欧阳钦、李一氓、汪锋等一批干部，致力于陕西国统区党的工作恢复与发展。他们于1936年底抵达西安，四处奔波，广泛发动群众，动员群众中间的先进分子加入组织，对一些思想存有顾虑的党员，进行深入细致的思想教育，经过1937、1938两年的恢复，1939年的整顿巩固，到1940年夏天，陕西党组织已从“西安事变”前几十个零星党员和个别组织，发展到拥有几千人的组织。
然而，陕西地下党组织是在国共合作，全国抗日高潮的形势下恢复发展起来的，情况复杂，特别是陕西作为中共中央所在地，同时又是国民党反共活动中心，尤其作为西北重要门户，面临着日寇进攻的严重危险，随时有敌特托派、国民党特务的相互勾结，把这里当做包围与进攻陕甘宁边区的前沿阵地。因此，有效应对国民党可能发动的突然事变，就成为陕西地区地下党组织的重要任务。张德生及时向党中央毛泽东汇报了陕西地下党组织的工作情况，毛泽东根据陕西和全国地下党组织工作经验，亲自起草了《中共中央关于陕西工作的决定》，提出“隐蔽精干、长期埋伏，积蓄力量，以待时机”的方针，这既是国统区建立和发展党的组织路线，也是白区秘密工作的政治路线的继续和发展，又是全国地下党组织的总方针。张德生和当时陕西省委忠实地执行了这个方针，保存、发展、壮大了陕西省地下党的力量，出色地完成了党中央交给的各项任务。历经几年的努力，张德生与贾拓夫等人逐步恢复了陕西省党组织的生机和活力，重建了陕西省委，张德生担任省委组织部部长。