1905年10月，马尔托夫回到圣彼得堡，参加1905年俄国革命，但失败，次年被捕，不久再度逃亡。1907年参加俄国社会民主工党第五次代表大会和第二国际的大会。此时孟什维克与布尔什维克之间的矛盾越来越尖锐，终于在1912年正式分裂。