1938年4月下旬，刘亚楼离开抗大，告别延河水和宝塔山，和卢冬生、杨至成、谭家述、钟赤兵等先后经新疆出境，踏上了负笈求学的行程。 1939年初，中国共产党这群朝气蓬勃的年轻将领，正式成为苏联莫斯科市郊伏龙芝军事学院的学生。这是刘亚楼上过的第二所大学。
1942年夏天开始的斯大林格勒会战，是苏德战争和第二次世界大战的转折点。刘亚楼参加了这次残酷的交战，他的苏联名字叫萨莎，军衔少校。
严寒很快降临，斯大林格勒战役也进入关键时期。刘亚楼向苏军指挥部建议：德军未达战争目的，他们没有过冬准备，冻死冻伤不少，战斗力正日渐衰弱，为利用冬季大规模聚歼德军装甲机械化部队，苏军的运输方式应有别于德国，所以必须发挥适应严寒作战、具有快速机动作战能力的各兵种优势。首先出动战机掌握制空权，打击德军空中力量，掩护轰炸机扫平地面进攻的障碍，而后以装甲部队为先导，以西伯利亚骑兵和高加索滑雪部队快速跟进，实施陆、空协同作战。
这个构思新颖的作战样式，受到苏军统帅部的关注。
接下来的几次战斗，证明了这种战法的切实可行。结合刘亚楼上年的建议，苏军高层对他刮目相看，多次动员他加入苏联国籍，但都被刘亚楼谢绝了。
1943年2月，持续六个多月的斯大林格勒大会战胜利结束，敲响法西斯德国的丧钟。不久，经中共中央同意，苏军领导机关安排刘亚楼和卢冬生到苏联远东军区。1943年夏，刘亚楼来到伯力(哈巴罗夫斯克)，在军区机关见习，不久受命指导驻扎在伯力郊区的苏联远东方面军第88步兵旅的工作。
苏联远东方面军第88步兵旅又名抗联教导旅。1940年以后，东北抗日联军在日寇残酷的军事包围和经济封锁下，进入最艰苦的斗争阶段，部队锐减到一千人左右。为了保存力量，并根据共产国际的决定，1942年8月，抗联主力移到苏联远东边疆，受编为野营教导旅，周保中任旅长，李兆麟任副旅长，朝鲜人崔庸健(后曾任朝鲜国家副主席、委员长)任政委。这支部队被列入苏联红军的编制之内，排以上指挥官都有军衔，在旅里工作的苏联军官都会些汉语。
刘亚楼和周保中虽从未会过面，但一通报，都说对方大名如雷贯耳。使刘亚楼感到亲切的是，周保中十年前，也曾受派赴苏学习军事，能讲一口流利的俄语。刘亚楼很快就和他熟悉了。
抗联教导旅另有一“国际旅”的称谓，源于该部由多国武装组成。中国人占大部分，此外还有朝鲜人（占10％），波兰、捷克人，分别编为朝鲜营、波兰营、捷克营。在西伯利亚，真正的“共产国际”就是这个旅。
1910年日本吞并朝鲜后，不少朝鲜爱国志士把中国作为抗日和民族复兴的基地，在中国进行抗日斗争，后来成为朝鲜领袖的金日成(时名金成柱)便是其中之一。金日成的父亲、叔叔都是爱国志士，他12岁就到了中国，成年后拉队伍抗日，曾任杨靖宇领导的抗日联军第一路军的支队长，该支队差不多是清一色的朝鲜人。杨靖宇牺牲后，东北抗联处境艰难，1940年，根据共产国际指示，金日成率三百余人的支队退入苏联，被编入苏联远东方面军第88步兵旅，任第一营(独立步兵营)大尉营长(后升少校)。
金日成不仅能讲流利的汉语，俄语也说得不错，加上矢志抗日，作风稳健，刘亚楼和他自是惺惺相惜。
为了提高部队的训练效率，在刘亚楼等人的建议下，苏联远东军区还为该部队装备了新式武器，为部队配备了军事翻译训练班。刘亚楼还组织抗联老战士学俄语。他出色的工作，备受苏方的重视，被任命为国际旅的参谋长。
1945年8月8日，苏联对日宣战。刘亚楼和周保中、李兆麟等中国抗联将士无比激奋，整个营区一片欢腾。
刘亚楼随苏军行动时，曾险些身首异处，死于不白之冤。
事情是这样的：苏联红军向日本关东军盘踞的“满洲”进攻，其中一路经虎林――佳木斯奔向哈尔滨、长春。苏军指挥所里，身着苏军制服、佩戴少校军衔的刘亚楼，正紧张有序地工作着。
一阵电话铃声打断了他的沉思。电话听筒里传来司令部参谋长维曼诺夫少将清晰的声音：我空军部队轰炸佳木斯外围日军控制的“407高地”的时间定为6时50分，地面部队据此相机进入，正式命令随即送到地面值班室，依命令通知各有关部队。
放下电话没多久，作战命令正式送到了。刘亚楼看看手表，时针指向两点。他拿起电话，要通了空军及地面有关部队司令部，传达了维曼诺夫少将命令的内容，并记下了对方接听电话的值班参谋姓名。
7点钟，刘亚楼下岗，回住处不一会儿，几名苏军士兵突然闯将进来，强行将他扭送到禁闭室关押。刘亚楼急问为什么，军务参谋马卡维奇上尉恼火地说：王松(刘亚楼在苏军的化名)，你贻误军令，造成我军重大损失!
刘亚楼对此指责十分诧异。
原来，进攻佳木斯外围据点的苏军地面部队进展顺利，先头分队于6时40分便占领了“407高地”。空军轰炸机6时50分准时将一颗颗炸弹倾泻在高地上。前线指挥员目睹了部队在自己飞机轰炸下血肉横飞的惨剧，恼怒万分，向上级指挥官告了状。上峰严令追查这起严重的失职事故。一查，当天值班参谋正好是王松。
得知事因，刘亚楼连声说：怎么会有这等差错？怎么会呢？
情况属实，上级已令将刘亚楼就地枪决!
听完这话，刘亚楼一屁股跌坐在地上。在苏军生活了这么些年，他深知下级对上级只能服从，上级认准了的东西，又不容你解释，再说军务人员也是执行命令。他心中异常难过，不是吗，在苏联好不容易熬过了前后八个年头，如今已踏上祖国大地，正思为国效力，却要死于不白之冤。他思前想后，横下一条心，对马卡维奇说：我是中共中央和毛泽东主席派赴贵国的，请转告上级，容我在死前给家里写一封信，说一说我这些年在贵国的体会、见闻和经验，这样也对党组织有个交代。
苏军同意了刘亚楼的请求，死刑得以延缓一天。
刘亚楼花了足足一天时间，写完这封给中共中央和毛泽东的长信，末尾，工工整整地写上：忠于党的刘亚楼。他请马卡维奇在自己死后代为上呈转交给中共党组织。
上断头台的时间眼看就要到了，就在这时，一道“刀下留人”的金牌从天而降：王松少校无罪释放，恢复原职。
原来，一位对王松少校颇为欣赏的苏军军官经过核实，在报务员记录上找到了王松少校传达口令的内容和时间，白纸黑字，并无差错，王松少校对这场“失误”可以不负责任。这位苏军军官将实情向上禀报后，上峰同意不加罪于王松少校，而将对方那位接听电话的值班参谋执行枪决。
就这宝贵的一天，救了刘亚楼的命。
