王一飞向总书记陈独秀建议成立中央军事委员会，得到采纳。之后，中共中央指派王一飞、颜昌颐等人参与筹建中央军委，王一飞同时代理中共上海区委书记。1926年2月，中共中央特别会议在北京召开，会议决定建立中央军委加强军事工作。随后，中共中央军事部在上海建立，由张国焘、王一飞、任弼时组成，由张国焘兼任部长。1926年9月，王一飞受中共中央委派，以中共中央军事特派员的身份赴江西前线视察，反馈北伐战争战况，就北伐军继续进军的战略提出建议。1927年初，周恩来建议王一飞参加上海工人第三次武装起义军事准备工作，担任起义南