生于光绪二十四年（1898年）农历十一月十一日，故居在今丹东市振安区同兴镇变电村任家堡子。1906年2月，与大哥任国栋进入私塾就读。1912年，进入安东县四区高读书，1913年，转入安东县立中学修业，或称1914年考入东边道立中学。1918年8月，考入北京大学文科外语系俄语专业。1924年，加入中国共产党。其后，任国桢成为一名职业革命家。1925年，受中共北方局委派至奉天（沈阳市）开展建立党组织的活动。7月初，奉天基督教青年会开办暑期大学，阎宝航任校长，任国桢、吴晓天、陈日新、安怀音、苏尚达五人任教员。