在大革命失败的紧急关头，他坚决主张在南昌举行武装起义，并受中央派遣于７月２０日到九江，与李立三、谭平山、叶挺、聂荣臻等开会，分析形势，提出建议。随后，参加党的八七会议，坚决拥护会议确定的土地革命和武装反抗国民党反动派的总方针，被选为中央临时政治局候补委员。随后，任江苏省书记并兼中共中央机关刊物《布尔什维克》编委，并曾兼任中央军事部代部长。在大革命失败后的严重白色恐怖中，他受中央派遣来到上海，恢复党的组织，传达八七会议精神，领导开展武装斗争。１９２８年２月，他又任广东省委书记，赴香港、广州等地恢复和发展广州起义失败后受到严重摧残和打击的党组织。１９２８年３月赴莫斯科，出席赤色职工国际第四次代表大会，任中华全国总工会驻赤色职工国际代表。

    １９３０年７月，邓中夏从莫斯科回到上海。不久，中央任命他为中央代表赴湘鄂西根据地，任湘鄂西特委书记、红二军团（后改为红三军）政委、前敌委员会书记、中央革命军事委员会委员，与贺龙、周逸群一起领导湘鄂西的武装斗争。１９３２年调回上海坚持秘密斗争，任全国赤色互济总会主任兼党团书记。

　　１９３３年５月，邓中夏在上海工作时被捕，随即被叛徒供出身份。蒋介石闻讯后亲自过问，并令立即将邓中夏押往南京国民党宪兵司令部监狱。在狱中，他以共产党员的坚定信念和钢铁意志，挺住了敌人金钱厚禄的利诱和严刑拷打的摧残。他对狱中地下党支部负责人说：“请告诉大家，就是把邓中夏的骨头烧成灰，邓中夏还是共产党员。”

　　１９３３年９月２１日，在南京雨花台刑场，邓中夏高呼着“打倒国民党反动派！”“中国共产党万岁！”“全世界无产阶级联合起来！”英勇就义，时年３９岁。