胡步三还负责护送前往莫斯科东方劳动者共产主义大学学习的中共学员从哈尔滨出发至海参崴。1927年初，胡步三前往武汉，2月抵达上海，3月在上海工人第三次武装起义中担任南市指挥员，起义成功后担任南市工人纠察大队长。4月返回武汉，以列席代表的身份参加中国共产党第五次全国代表大会，会后被任命为中共中央军事委员会中央特务工作处下属的匪运股负责人，专门负责联络各种帮会组织。7月，胡步三返回哈尔滨重建中共北满地委，并于当年8月至10月担任中共北满地委书记。1927年10月至1928年9月负责中共满洲省临时委员会的军委工作。