Kiedy w 1923 roku Aleksandyr Cankow po zamachu stanu wprowadził dyktaturę wojskową, komuniści zorganizowali powstanie. Kołarow, który przybył w 1923 do Bułgarii jako delegat Kominternu, odegrał decydującą rolę w porzuceniu przez komunistów taktyki neutralności wobec rządu Cankowa i organizacji wystąpienia zbrojnego. Na jego czele stanęli Kołarow i Dimitrow, zresztą wbrew woli Błagojewowa, który był przeciwny wykorzystywaniu siły w walce o władzę. Powstanie zostało krwawo stłumione, a jego liderzy musieli uciekać z kraju. Początkowo przebywali w Jugosławii, następnie dostali się do Wiednia, by w końcu trafić do Moskwy. W drugiej połowie lat 20. i w latach 30. Kołarow pracował w stolicy Związku Radzieckiego, gdzie cały czas był członkiem prezydium i komitetu wykonawczego Kominternu oraz sekretarzem generalnym Międzynarodówki Chłopskiej. W tym czasie większą aktywność polityczną wykazywał pozostający dotychczas w cieniu Georgi Dimitrow.