国民革命军第六军做秘密工作。1927年12月，任六军十八师副师长，在湘、浙、豫等省从事兵运和联络工作。1928年底，周保中先后入苏联莫斯科东方大学特别班学军事，与叶剑英是同学。后转入国际列宁学院学政治。
抗日战争.1931年九一八事变后，周保中回国，赴东北参加抗联领导工作，任中共满洲省委委员、军委书记，1932年5月起先后任中国国民救国军总参议、前方总指挥部参谋长、总参谋长，指挥两次攻克安图县城、三打宁安等战斗。1934年2月领导组建绥宁反日同盟军，任军事委员会主席，率部在宁安地区