Ngay từ năm 1936, ông Cân đã có cảm tình với cách mạng và hoạt động trong một đoàn thể do Việt Minh vận động thành lập, rồi sau đó chính thức tham gia Việt Minh. Về sau, năm 1945, khi Bạc Liêu bị quân Pháp chiếm đóng, ông đã rũ bỏ cuộc sống trưởng giả, vàng son để đi theo cách mạng và trở thành Ủy viên Tài chánh Ngân khố tỉnh Bạc Liêu cho chính quyền Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Năm 1954, khi lực lượng cách mạng xuống tàu tập kết ra Bắc, Phan Kim Cân đã đưa con trai mình là Phan Kim Sơn đi theo đoàn quân ấy. Đến những năm 1960, ông tiếp tục là đại biểu Mặt trận Dân tộc Giải phóng miền Nam Việt Nam khu Tây Nam bộ.