1931年1月中旬，红四军成立，徐其海被编入红四军第十师二十八团。同年10月，红二十五军在六安县麻埠成立，徐其海调任红二十五军七十三师二一八团一营一连连长。

1932年，徐其海任红二十五军七十三师二一八团一营副营长。参加了鄂豫皖苏区第一至四次反“围剿”斗争，并多次立功。1932年10月12日，徐其海随红四方面军主力到达京汉铁路，参加了新集战斗和土桥铺战斗，并随红四方面军主力奋战漫川关，北入关中，南进汉中，胜利渡过汉水，行程近3000里，两越秦岭，战胜了前进道路上的一切困难，粉碎了敌人一连串的围追堵截，摆脱西进以来的被动局面，于12月中旬进入川北。

1932年1月28日，第七十三师经新场坝向南江进发，敌刘汉雄十八旅、十九旅于南江县城北阻击我军前进。徐其海奉命率1个连攀登峭壁，绕到敌后，出其不意冲入敌指挥部，敌阵大乱，全师发动总攻，敌十八旅被击溃，十九旅不战而退，南江县城胜利解放。

1932年2月中旬，四川军阀田颂尧开始了对川陕边革命根据地的三路进攻。时任七十三师二一八团一营副营长的徐其海，组织部队坚守阵地，回击敌人，打退了数倍于己的敌人几十次的攻击。

1933年7月上旬，徐其海任九十一师师部作战科科长，参加了仪南、营渠、宣达三次进攻战役。

同年年底，徐其海任三十一军九十一师二七一团参谋长。在反敌“六路围攻”中，徐其海和团长一起率二七一团在仪陇县城南的五里堆，配合兄弟部队，一夜之间击溃敌军4个团。

1934年9月，徐其海所在的二七一团作为九十一师的主力，于通江北对敌第一路发起反攻，先后在分水岭、官田坝等地予退却之敌以有力打击。9月17日，在南江县边境一带给敌重创，收复南江。继在南江以西三江坝、旺苍坝等地又歼敌第二师第四旅、第五旅和第三师第七旅各一部，前锋直逼广元城郊，歼敌2500多人。

1934年11月1日，徐其海因在粉碎敌“六路围攻”中屡立战功，由团参谋长晋升为九十一师参谋长。

1935年3月底，在强渡嘉陵江战役中，徐其海协同师首长率九十一师在苍溪上游石落锅强渡成功，击溃敌刘汉雄1个旅，直插到剑门关，在兄弟部队的配合下，将敌三面包围，歼敌3团，夺取了剑门关，取得嘉陵江战役的胜利。

1935年5月，徐其海随红四方面军北上开始了举世闻名的二万五千里长征。徐其海随部队再次越过称之为绝境的草地，并先后参加了绥崇丹懋战役和天芦名雅邛大战役，但终未摆脱被动作战的境地。

1936年7月2日，徐其海随第三十一军九十一师及第五军组成的左纵队由董振堂率领二次北上，7月10日从绥靖、崇化地区出发，经草克基、马塘向毛儿盖、包座前进，第三次穿越茫茫数百里的草地。

1936年10月，徐其海到达甘肃会宁，胜利结束了转战1年零7个月的长征。

抗日战争爆发后，根据中央军委决定，红四方面军第三十一军第九十一师和九十三师改编为八路军一二九师三八六旅，徐其海任七七一团一营营长，参加了七亘村、黄崖底、神头岭、响堂铺等伏击战，歼灭了大量敌军。

1938年，徐其海调入军委通讯大队警一旅作战科任科长。1939年秋，调任八路军留守兵团绥德警备司令部科长，同年12月，调任三五九旅七一八团参谋长。

1942年，进入八路军留守兵团军政研究班学习。

1943年3月，任关中警备司令部特务营营长，一边担任延安的卫戍任务，一边参加南泥湾大生产。

1945年战略反攻前夕，徐其海任冀察热辽军区炮兵第三团团长，留守兵团抽出部分兵力支援前线。

1945年5月中旬，徐其海率部积极配合东北民主联军作战，并在反攻第一阶段，经过20天的苦战，先后收复赤峰、昌黎、抚宁、迁安等城，切断了敌人北平通往宁河的通道。

1945年7月，徐其海任热河军区教导团团长。同年8月，徐其海任东北野战军第八纵队二十四师参谋长，率部参加了东北1947年秋季攻势作战。

1945年9月24日夜，徐其海和师部领导指挥二十四师攻占了锦州以北的葛文碑、帽儿山等外围阵地，给守敌以沉重打击，与主力部队完成了对锦州的合围。

1945年10月14日上午，徐其海随纵队从锦西方向突破，在车站俘获敌九十三军军长盛家兴，敌暂编十八师师长景阳等大批官兵。

1948年4月，徐其海进入东北军事政治大学学习。

1949年1月，徐其海任四十五军一五八师副师长后参加了平津战役。在解放天津时，徐其海和师长、师政委率一五八师与兄弟部队一起由东向西实施进攻突袭，于1月14日突破东面地段的敌人防线。

1949年1月15日，徐其海在海河金刚桥与主攻部队会师，经30多个小时的激战，完成了穿插围歼任务，全歼天津守敌，解放了天津市。

1949年3月，徐其海任中国人民解放军第四野战军第十二兵团四十五军参谋处长，随军南下，参加渡江战斗。徐其海率军部参谋处，协助军首长指挥部队，由黄石港突破敌人防线，渡过长江，进占鄂城、阳新等城。后迂回武汉，配合兄弟部队，于5月中旬解放武汉三镇，使敌之长江中段防线崩溃。

1949年7月，徐其海参加了湘赣战役。8月初，随军挺进平江、浏阳、常德等地，配合兄弟部队合围长沙，促使长沙和平解放。

1949年10月至11月，徐其海参加了第四野战军发起的两广战役。

1951年1月，徐其海任中国人民解放军第四十五军教导大队大队长。

1951年6月，徐其海调任中国人民解放军第四十五军一三三师代师长，10月，升任第四十五军一三三师师长。

1953年，徐其海入朝作战，任志愿军四十六军第二副军长。在1953年夏季攻势作战中，参与指挥了三打马踏里战斗。敌人被迫签订停战协定。

朝鲜战争停战后，徐其海和军领导一起组织指挥部队在加强战备、巩固停战协定、帮助朝鲜人民恢复生产、重建家园方面，发挥了重要的作用。徐其海荣获朝鲜民主主义人民共和国二级自由独立勋章。

1955年1月，徐其海任中国人民解放军第四十六军副军长。

1960年12月，徐其海调任中国人民解放军体育学院院长。

1965年11月，徐其海调任广西军区副司令员。

1967年 徐其海任广西壮族自治区副主席。

1979年1月，任广西军区顾问。

1982年，徐其海离职休养，离休前，晋升为副兵团职。

1984年8月24日，徐其海因病医治无效，在北京逝世，享年72岁。中华人民共和国体育运动委员会于1985年追授徐其海“新中国体育开拓者”荣誉章。

1955年被授予少将军衔。曾获二级八─勋章、二级独立自由勋章、二级解放勋章。