Frank Field, som stöder kampanjen Leave, kommer att säga att opinionsundersökningen den 23 juni innebär "en outsäglig fara" för hans partis utsikter till makt.
Den stora majoriteten av Labourparlamentarikerna stöder EU-medlemskapet.
Samtidigt kommer före detta arbetsmarknadsminister Alan Johnson att tala om för fackföreningsmedlemmarna att EU-medlemskapet är "vitalt" för arbetstagarnas rättigheter.
Storbritanniens EU-röst: Allt du behöver veta
Field, parlamentsledamoten för Birkenhead och en före detta socialminister, förväntas i ett tal varna för att folkomröstningen skulle kunna bli "den näst längsta självmordsnoten i labours historia" - bakom manifestet som föregick det allmänna valet 1983.
Labourledaren Jeremy Corbyn, som tidigare har uttryckt EU-skeptiska åsikter, höll nyligen sitt första stora tal i folkomröstningskampanjen med en "socialistisk" vision för Storbritannien i Europa.
Han sade att det inte fanns något "halvhjärtat" om Labours kampanj och sade att han skulle fortsätta att argumentera för medlemskap under upptakten till valdagen.
Men Field kommer att säga: "Det sista Jeremy behöver göra är att ytterligare undergräva den traditionella labouromröstningen, som till stor del vill lämna Europeiska unionen.
"För partiledaren mer aktivt att kampanj för Remain kampanjen kommer att driva ännu fler Labour väljare i armarna på UKIP."
Field, som driver kampanjer för "balanserad migration", kommer att kritisera en "öppen dörrpolitik" som han säger pressar ner lönerna och sätter press på de offentliga tjänsterna.
Inför anförandet sade Field att Labourpartiets överväldigande stöd för att stanna kvar i EU var "mycket orepresentativt" av åsikterna hos många av partiets aktivister i landet i stort.
"Medan opinionsundersökningarna visar en majoritet av Labour väljare stöder stanna i Europa, ungefär 40% inte och antalet parlamentsledamöter som representerar den åsikten är bara en handfull," sade han BBC Radio 4's Today.
"Det är vår uppgift att argumentera för att lämna Europa så att dessa väljare äntligen känner att deras åsikter företräds i debatten."
Kampanjen Leave har riktat in sig på migration denna vecka med insatser från Michael Gove och Boris Johnson eftersom man försökte återfå initiativet efter varningar om den ekonomiska effekten av en omröstning om att lämna landet.
Alan Johnson, som leder sitt partis Remain-kampanj, kommer att kräva en röst för att stanna kvar i EU skulle vara lika viktigt som valet av Labours reformregering 1945, vilket ledde till skapandet av NHS och ökad välfärd.
"Från sjuksköterskor och byggare till järnvägsarbetare, stålarbetare, postarbetare och butiksarbetare kommer fackföreningarna att kämpa för ett Storbritannien som finns kvar i Europa", kommer han att berätta för Usdawförbundets konferens.
"Arbetarnas rättigheter skyddas av vårt EU-medlemskap, och Labour och vår fackföreningsrörelse är enade i sin kampanj för att Storbritannien ska stanna kvar i Europa."
På andra ställen i EU-debatten publicerade utskottet för utrikes-, säkerhets- och försvarsfrågor vad det sade var en "tillförlitlig, opartisk analys" av de berörda frågorna.
Partiöverskridande utskottet, som var splittrat om det skulle stödja EU-medlemskapet, sade att det hade valt att inte stödja någondera sidan.
I stället uppmanade rådet väljarna att överväga Storbritanniens handelsförbindelser med resten av EU och resten av världen, dess "internationella representation och rykte" och hur EU och dess politik kan utvecklas i framtiden.
Kommittéordföranden Crispin Blunt sade: "Röstomröstningen ger det brittiska folket en gång i generationen möjlighet att kartlägga en kurs för Storbritanniens roll i världen.
"Röster bör inte bara beakta de kortsiktiga konsekvenserna av att stanna eller lämna, utan även de långsiktiga möjligheterna och utmaningarna."
Arbetstagare riskerar att förlora "en swathe" av väljare till UKIP genom att kämpa för att stanna kvar i EU, en av sina parlamentsledamöter är att varna.