工人要求改善生活待遇，获得华工拥护。孙西林还在工人中成立了抗日救国会、红色救济会等群众团体，支援中国东北抗日。1932年秋，孙西林加入中国共产党。1934年8月，孙西林经法国共产党中央介绍到苏联莫斯科，在外国工人出版社工作。不久，组织派他到东方劳动者共产主义大学学习马列主义理论。1936年4月，东北抗日联军第四军军长李延禄抵达莫斯科，孙西林为李延禄当秘书。此后三年间，他协助李延禄开展上层统战工作。1936年9月，由潘汉年、李延禄、孙西林三人组成的代表团，以东北抗日联军和东北3000万同胞的名义向南京