共産青年同盟
父・連次郎の勤務先である広島で生まれた。間もなく父の故郷岐阜県瑞浪に戻る。幼少期から神童の誉れが高かったといわれ、旧制岐阜県立恵那中学校（現・岐阜県立恵那高等学校）4年生修了後、1930年に第一高等学校（現・東京大学教養学部）に入学する（飛び級入学。いわゆる「四修進学」）。同期に後に作家となる杉浦明平がいた。杉浦の後年の回想では、入学の時点で伊藤はすでに社会主義に関心を持ち、1年生から読書会を主催していたという。2年生の1931年初秋に共産青年同盟に加盟し、国際反帝反戦同盟東京委員会印刷局に加入。この頃は昼は学校と家庭教師のアルバイトをこなし、夜に組織の印刷物を作成・配布する生活を送っていた。伊藤は、特別高等警察（特高）によって壊滅した一高の共産青年同盟を再建する任務に当たったが、やがて当局の察知するところとなり、1932年9月に地下に潜行、12月に放校処分を受ける。伊藤は東京城西地区の大学へのオルグ活動を担当する。特に東京商大（現・一橋大学）では「籠城事件」後の学生の盛り上がりに伊藤の活動が加わり、学内の共産青年同盟は60人の規模に伸張した。しかし、1933年2月には特高の検挙で東京商大の組織は壊滅状態となった。