1921年春,任弼時與劉少奇等一同赴蘇俄。他們通過赤白軍交戰的火線,歷經種種艱辛到達莫斯科,進入培養革命幹部的東方勞動者大學。1922年初,任弼時轉為中共黨員,1924年秋回國。回國後他到上海,在共青團中央工作,因張太雷長期離職,兩年間由他代理中央書記。1927年大革命失敗後,黨內同志深感他與陳獨秀爭論時的觀點正確。“八七會議”上他被選入政治局,成為黨史上最年輕的政治局委員。隨後四年間,他一直從事地下工作。1931年,任弼時進入江西中央蘇區,因缺乏經驗犯過“左”的錯誤,後來通過實踐又在工作中大力糾“左”。1933年,任弼時奉派湘贛邊區,在長征中是紅六軍團和後來的紅二方面軍的最高政治領導人。1937年秋,任弼時隨八路軍總部東進抗日前線,在政治方面負總責,翌年春又作為中共代表赴莫斯科爭取國際支持。