在邓恩铭等领导下，１９２５年２月８日，胶济铁路工会领导工人举行大罢工，威震千里胶济线，迫使铁路局答应了工人的部分要求。同时，四方机车厂工人也举行同盟大罢工，历时９天，取得了胜利。其后，成立了四方机车厂和胶济铁路总工会，共产党员被选为工会的主要负责人。同年４月，他与王尽美等人组织领导了青岛日商纱厂工人同盟大罢工，罢工工人达到１．８万人，形成了青岛历史上震惊中外的第一次罢工高潮。他在青岛的活动，引起了反动当局极大惊恐。５月４日，青岛反动政府当局拘捕了邓恩铭，并于５月１１日将他赶出青岛。但他仍继续领导青岛的工人运动。

　　１９２５年８月，他被任命为中共山东地方执行委员会书记。１１月，地执委在济南东关筹备纪念十月革命活动时，被反动当局侦知，邓恩铭被捕入狱。在狱中，由于遭受敌人的残酷折磨，邓恩铭的结核病很快恶化。经党组织多方设法营救，得以保外就医。１９２６年６月，邓恩铭再次秘密回到青岛，主持市委工作。这时，青岛的党组织遭到很大破坏，急待恢复和整顿。他不顾疾病痛苦，在极为困难的情况下，迅速恢复了青岛的党组织。

　　１９２７年４月，他出席在武汉举行的党的五大。会后，应邀到中央农民运动讲习所讲课，介绍山东地区工农运动情况。回到山东后，任中共山东省执行委员会书记。大革命失败后，辗转山东各地，领导党组织坚持斗争。党的八七会议后，任中共山东省委委员。

　　１９２８年春，中共青岛市委进行改组，邓恩铭任书记。同年１２月，由于叛徒告密，在济南被捕。在狱中，他领导难友们同敌人进行斗争，并两次组织越狱，使部分同志冲出监狱脱险。邓恩铭因受刑过重，行动困难，未能越狱脱险。１９３１年４月５日凌晨，被国民党军警枪杀于济南纬八路刑场，牺牲时年仅３０岁。