1964年,裴周玉刚刚被调任为北京军区政治部副主任后,接着又被任命为新疆军区副政委,并兼任生产建设兵团的政委。在这个岗位上,他主要负责领导兵团的工作。生产建设兵团是在新疆解放后,由大量转业的军人组成的,经过十多年的发展,兵团规模已发展到超过200万人口。
在他担任职务期间,兵团成功在新疆建设了一座新城——石河子。那时,兵团大多数人驻扎在乌鲁木齐,而从乌鲁木齐开车到石河子需要二三百里。石河子的建立,让它成为了一个风景如画的粮食生产基地。周恩来总理曾亲自来视察,并提议将兵团的办公机构迁移到石河子,这样能够更高效地开展各项工作。 然而,在裴周玉在新疆工作两年后,局势突然发生了急剧变化。一场大规模的运动悄然兴起,生产建设兵团陷入了混乱。兵团的办公大楼里贴满了控诉裴周玉和副司令丁盛的大字报,把他们贴上了种种沉重的罪名。与此同时,新疆的主要领导纷纷遭到批斗,裴周玉因长期患有胃病,甚至出现了大出血的症状。尽管如此,他仍然坚守在批斗大会上,直到会议结束后才被送往医院接受治疗。 然而,事态并没有得到缓解,反而愈加严重。部分学生发起了绝食抗议,迫使兵团领导作出回应。经过多次劝说无效后,为了保护这些关键领导,中央决定将王恩茂、丁盛和裴周玉等几位重要人物调往北京。四个月后,在总理的亲自指导下,他们重新返回新疆,努力恢复兵团的秩序,推动革命工作和生产发展。然而,这一切并未持续太久,受某些人的煽动,当地的学生再次冲击兵团机关,开始围攻领导,局势甚至升级为武斗。1969年冬天,裴周玉多次经历围攻,有时这种情况甚至持续了五六天。在长时间的精神压力和饥饿状态下,他的胃再度发生了严重的大出血。中央得知他的情况后,迅速派遣专家前往新疆为他治疗。但第二天,他的微血管再次破裂,引发了第二次大出血。由于血液供应紧张,兵团警卫连的战士们自发前往医院献血,帮助裴周玉度过了危机,让他从昏迷中苏醒。 经过这一场生死考验,裴周玉的胃部被切除了五分之四,虽然命悬一线,但终于保住了性命。在之后的工作中,他的健康状况依然不容乐观,每年去医院的次数屈指可数。直到他退居二线后,才有时间开始调养身体,逐渐恢复了健康。到了八九十岁时,他的身体状况甚至比六十岁时还要更为强健,长期坚持锻炼使得他成为了名副其实的长寿将军。