1928年6月，永新革命蓬勃发展，旷伏兆参加了革命，并被推选为乡工会委员，先后担任了乡工会副主任、少年先锋队队长等职。1932年3月，他加入了共产主义青年团，带领8名共青团员集体参加了红军。入伍后，旷伏兆被分配到红三军团教导队，经过为期5个月的军事训练后调到湘赣苏区红八军担任班长。10月，他转为中国共产党党员，并被选拔到湘赣红军第四分校学习。4个月后调入红十八师卫生部任政治指导员。他参加了湘赣苏区第四次和第五次反“围剿”。

    1934年8月，旷伏兆随红六军团突围西征。在一次攻打侯坪的战斗中，旷伏兆所部与湖南军阀李觉的部队遭遇，双方展开了激战，战斗到黄昏，一颗子弹击穿旷伏兆的右肩胛骨，经奋力抢救，他奇迹般地活了下来。10月底，旷伏兆返回部队任新兵营营长，不久，又被调任龙(山)桑(植)独立团政委。

    1935年11月19日，红二、六军团开始长征。在长征途中，旷伏兆担任四十六团副政委，指挥一个营断后。在一次遭遇战中，旷伏兆被一颗流弹击中左肩，这颗子弹被永久留在他的体内，他成了二等甲级伤残。红二方面军成立后，总参谋长刘伯承夫妇随部队前进，被敌机炸成重伤，旷伏兆替他们包扎伤口并安全转移。

     1937年，“卢沟桥事变”后正在延安抗日军政大学学习的旷伏兆同几位团职干部主动请战，要求到前线去，中央军委批准了他们的请战要求。他被派往山西太原，在周恩来的直接领导下工作。旷伏兆担任了方山县县委书记，并在那里建立了政权，扩大了统一战线，建立了人民武装，进行了减租减息等工作，推动了当地抗战形势的发展。1940年8月，百团大战打响后，担任警备旅旅长兼冀中第六军分区政委的旷伏兆，率部参加了井陉以东至石家庄一段铁路的破袭战，取得了重大胜利。

     解放战争期间，旷伏兆先后参加了正太、清风店、石家庄等战役的指挥工作，配合兄弟部队歼灭了大量的国民党军。1949年，旷伏兆调任中国人民解放军第二十兵团六十七军政治委员。4月，他率部解放太原，取得了彻底胜利。

     1950年底，旷伏兆与当时任军长的老乡李湘率六十七军加入中国人民志愿军，进朝抗美。1951年，六十七军先后粉碎了美韩的“夏季攻势”和“秋季攻势”，歼敌17000余人，战果辉煌。后在朝鲜金城战役中多次粉碎了美军的进攻。1954年，旷伏兆任十九兵团政委。1955年，中央军委授予他中将军衔。他荣获二级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。 1958年2月，旷伏兆成为志愿军里最后回国的高级军事指挥员之一。

     1958年3月，旷伏兆进入高等军事学院深造，系统学习中共党史和军事学。1960年3月转到地方，担任地质部常务副部长、党组副书记，在组织领导地矿、石油开发等方面做出了贡献。1968年，他遭到林彪反党集团的打击迫害，被下放到峡江县五七干校“劳动改造”。1975年春，中央军委任命旷伏兆为空军副政委。1978年5月，调任铁道兵第二政委，主持铁道兵党委的日常工作，做了大量工作。
  1983年，旷伏兆从领导岗位上退下来。1996年6月4日，他因心脏病突发，在北京逝世，享年83岁。