成为中共上海烟厂党支部书记
顾顺章加入中共之时，正是中国大革命的前夜。
1924年10月，冯玉祥在北京“倒戈”反直，推翻了直系军阀把持的北洋政府，驱逐清废帝溥仪出宫，联合张作霖推举段祺瑞为中华民国临时政府执政，并致电邀请在南方的孙中山北上商量“国是”。孙中山在广州接到冯玉祥等人的来电后马上答应“拟即日北上”，并发表《北上宣言》，主张召开国民会议以解决时局问题。
召开国民会议的主张，最早是中共提出的。中共抓住孙中山北上这个机遇，不失时机地在上海成立女界国民会议促成会，为孙中山的政治主张推波助澜。
这时上海南洋兄弟烟草公司制烟厂中共组织的领导人向警予不仅当选为上海国民会议促成会的执行委员，而且是上海女界国民会议促成会的发起者。1925年2月，她还以这个身份与蔡和森、李立三、邓中夏一道参与发动和领导了上海日本纱厂工人的同盟罢工。
向警予、李立三工作的分身，给顾顺章提供了工作锻炼的机会。中共南洋烟厂支部的具体工作落到了顾顺章等人的身上。顾顺章在1925年上半年成为党支部书记。顾顺章与其他党员一道，一边发动和组织烟厂工人与资方斗争，一边开展党组织建设工作。到1925年上半年，中共南洋烟厂支部已有18名党员，增长率为125%。他们是：向警予、李成（李立三）、顾顺章、唐景星、陈倩如、陈雁如、余得富、李一纯（李立三之妻）、姚堃发、欧阳贺之、石贤福、张云龙、俞福生、张长根、唐金生、钱华章、杜如生、杨有为。
以上党员中，李一纯是湖南中共党员，曾参加过安源煤矿中共革命工作；唐景星、陈倩如是南洋烟厂到上海平民女校学习的学员，是被向警予培养入党的，她们的入党时间均大大早于顾顺章，顾顺章却后来居上，排名在向警予、李立三之后，成为中共上海烟厂支部书记。
顾顺章加入中共，也影响了他的家族，其胞兄顾维桢也于1925年5月8日被中共上海地委发展为党员，编入中共俄国领事馆支部。
在之后的五卅运动中，顾顺章得到进一步的锻炼，有了突出的表现。
从工人纠察队长到中共上海区委委员
1925年2月，上海日资纱厂工人举行罢工，并取得胜利，但事后日本资本家毁约。
5月15日，日资厂方借口存纱不敷，关闭工厂，停发工人工资，工人以罢工相反抗。日本资本家竟开枪打伤要求发工资的工人11人，其中被打伤的工人中共党员顾正红因伤势过重于17日不幸牺牲。
日本资本家的这一暴行激起上海人民的愤怒。上海各大学的学生为支援工人斗争，于5月21日至22日上街募捐、演讲。租界当局以所谓“扰乱社会治安”为借口捕去学生数人，这更加激起了工人、学生和市民的义愤。
5月28日，中共中央决定将工人的经济斗争发展为群众性的反帝爱国政治斗争。
5月30日，当2000余名学生在租界内进行反帝宣传和示威时，其中100余人遭逮捕，被拘押到南京路老闸捕房。当天，有万余群众聚集于捕房门前，要求放人。英国巡捕竟开枪射击，十三人死亡、数十人受伤，是为“五卅惨案”。
当天晚上，中共中央召开紧急会议，决定发动罢工、罢课、罢市，把反帝斗争推向全上海和全国。随后，全国数十个城市和工矿区共约1200万人参加了这场反帝斗争。广东、湖南、河南等地的部分农民也加入这一斗争。由此形成了有各阶层人民群众参加的全国规模的反帝爱国运动。五卅运动成为中国第一次大革命的序幕。
五卅运动期间，顾顺章积极响应中共的号召，率领本支部的全体党员参加到运动中去。他当时是南洋烟草公司制烟厂工会的领导人，领导该厂工人进行罢工，配合其他地方的反帝斗争。在与资方斗争中，他表现得非常勇敢，也展现出较出色的组织才能。
鉴于顾顺章会武术的特长，中共后来分配他专职领导工人纠察队。他对买枪弄枪，惩罚工贼、包工头、资方打手很感兴趣，工作也很投入。组织上指向哪里他就冲向哪里。惩罚工贼、流氓的行动，他干得得心应手。他个头不高，身体健壮、动作敏捷、身手不凡，持械或赤手空拳与对手搏斗样样在行，加上他两眼炯炯有神，遇到敌手，放射出一道威慑凶猛的眼光，工贼、流氓一见到他这种架势早已吓破了三分胆，哪敢再与他抗拒。
在1925年五卅反帝爱国运动爆发的第二天，上海按行业或地区成立的工人组织，如上海金银工人互助会、上海店员联合会、沪西工友俱乐部、沪东工人进德会等召开联席会议，成立了上海总工会，李立三任委员长。上海总工会成立后，立即领导全市工人举行总同盟罢工，各级工会组织迅速得到发展壮大。
李立三对顾顺章比较赏识，把他调到上海总工会工人纠察队工作，担任第三队队长。
上海工人纠察队组织滥觞于1925年2月上海工人罢工。为了维护罢工秩序，罢工工人自发组织了纠察队。据闻此等纠察队之组织，系各厂、各间（如粗纱间等）推出代表，并按十人一队编成，有什长、百长、千长以至总队长。
1925年9月18日上海总工会第一次被反动当局封闭后，李立三等人立即改变工作策略，将原来的杨树浦、引翔港、浦东、小沙渡、曹家渡五个办事处转为秘密办事处，并增设南市、闸北两个秘密办事处，任命顾顺章为第七（闸北）办事处主任。
顾顺章入党以来的工作态度和工作表现使他在中共党内产生一定的影响，也引起了近在咫尺的中共中央对他的关注，他开始在中共地方领导层崭露头角，在中共内部也有了一定地位，被选为中共上海地方委员会委员。
1925年8月21日，根据中共中央8月15日关于将中共上海地方委员会改组为中共上海区委员会（简称上海区委）的决议，指定庄文恭、何量澄、顾顺章、尹宽、郑超麟、何今量（汪寿华）、李立三等七人为上海区委委员，张佐臣、戴三、陈竹山等三人为候补委员，正式成立中共上海区委员会，尹宽为书记。
尹宽，生卒年不详，安徽桐城人，早年思想激进，在五四运动中是芜湖学生领袖之一。后赴德国勤工俭学，曾为少年共产党旅欧支部成员，后转为中共党员。1923年1月到莫斯科东方大学学习。1924年7月回国，后到山东协助中共山东地方组织负责人王尽美工作，1925年初任中共山东省委书记，同年8月调回上海。尹宽“没有书呆子气，能办事，能辩论，能指挥群众，能演说，而在群众面前说话时又能随机应变”。人长得高而背曲，绰号为“虾子”。
这次中共上海组织机构名称变动是自中共成立以来的第四次。中共一大以后，中共上海党组织根据中共一大党纲“有党员五人的地方，可建立地方委员会”的规定，于1921年年底，建立中共上海地方委员会，此为第一次；1922年7月，中共上海地方委员会改组为中共上海地方执行委员会兼区执行委员会，此为第二次；1924年4月，遵照中央局决定，中共上海地方执行委员会兼区执行委员会改组为中共上海地方委员会，此为第三次；1925年8月，中共上海地方委员会改为中共上海区执行委员会（简称区委），为第四次。
中共上海区委职权不小，可管理上海本埠，并领导杭州、嘉兴、宁波、温州、南京、浦口、苏州、无锡、丹阳、江阴等地党组织的工作。其区委书记为严宽。区委下设组织、宣传、工农三个部。组织部由庄文恭、何量澄、顾顺章负责。庄任主任，何负责召集会议，顾顺章则负责党内工作。
此次中共上海组织改组的主要目的在于加强上海党的工作，充实干部力量，健全领导班子，以适应五卅运动以来日趋高潮的革命形势。这一点可以从中共中央总书记陈独秀在1925年8月21日的上海地委会议上阐明改组原因的话得到佐证。陈独秀说：“改组问题大原因为五卅运动关系，五卅运动延长，同志分配到总工会工作，地委只剩文恭一人，工作扩大，实际负责人太少……此其一。五卅运动系党部合作，为使党部分化，各尽其机能；此其二。鉴于五卅运动全国以沪、粤为最重要区域，上海为无产阶级之大本营，工人有五、六十万……改区为必要……此其三。”
中共上海区委领导班子不负中共中央的期望，集体领导，分工负责，各项工作开展得有声有色，可圈可点，充分体现了一个新的领导班子的蓬勃朝气和较强的战斗力。
就组织工作而言，中共上海区委整顿了党团，理顺了党团的隶属关系，合理地划分了职责；改组了妇女委员会和总工会，加强其领导班子建设；基层党组织建设和队伍建设有了前所未有的进步。据中共上海区委1925年12月统计，上海区的党员总数由五卅前的295名上升到1022人，支部由26个发展到86个。
中共上海区委改组四个多月时间，能取得这般可喜的成绩，首先要归功于中共中央对上海区委的正确指导和上海区委的正确领导。顾顺章是中共上海区委七位领导人之一，又是具体负责组织部的党内工作，自然也有他一份功劳。这也说明他是尽职的和卖力的，其工作能力是非常强的。任职的这段时间内，顾顺章没有什么不良表现或不称职的地方，他任区委委员两月后，区委书记尹宽因恋爱问题引起风波离职，书记一职由王一飞接替，顾顺章仍任原职。其他五名区委委员为庄文恭、梁茂康（因何量澄病故递补）、郑超麟、何今亮（汪寿华）、李成（李立三）。
1925年12月19日，中共上海区委发出第26号通告：“中央局派罗亦农为上海区委书记”。之后，中共上海区委成员有了较大的变化。
1926年4月，中共上海区委的正式委员为罗亦农、庄文恭、尹宽、何今亮（汪寿华）、陈比难、沈雁冰、顾顺章、林仲楠、郑复他、谢文锦10人；候补委员为张佐臣、陈竹山、朱阿毛（朱英如）3人。以罗亦农为书记，庄文恭为组织部主任，尹宽为宣传部主任，何今亮负责工人工作，陈比难负责妇女工作，沈雁冰负责“民校”（国民党）工作。
1926年6月18日，中共上海区委全体委员会议宣布，区委新任正式委员为：罗亦农、何今亮、赵世炎、庄文恭、尹宽、张佐臣、顾顺章、郭伯和、贺昌9人；候补委员为郑复他、丁郁、梅电龙（梅龚彬）、沈雁冰、余泽鸿5人。
在以上几次变动中，顾顺章始终保持担任着中共上海区委委员的职务。
赴苏学习情报技术
1926年9月，身为中共上海区委委员的顾顺章与陈赓、陆留一起从上海秘密出发，乘船前往海参崴，在苏联远东地区学习情报安全保卫工作以及军事技术。在顾顺章离开之前的8月份，中共上海区委党员已发展到2223人。
中共何时开始重视情报工作，目前还没有一个比较权威的说法。不过，在“中山舰事件”发生之前，中共已在广州建立了一个情报机构，由从苏联留学回来的傅烈负责。中共之所以派出顾顺章、陈赓等重要人物去苏联学习情报技术，说明中共对情报工作是很重视的。
顾顺章乘坐的是一艘苏联货轮，同行的有近20人，除了陈赓、陆留外，还有刘仁静、鲁易、罗汉、秦邦宪（博古）、张安仁（仲实），还有后来成为杨尚昆妻子的李伯钊等人。
这批人由刘仁静带队。尽管刘仁静才24岁，却是这批人中资历最老的党员。他是中共第一批党员、出席中共一大的13名代表之一。
这艘苏联货轮在中国东海、朝鲜海峡、日本海上颠簸航行。货轮没有客舱，人货混装，通风及卫生条件极差，不时有阵阵的污秽恶臭气味上扬，弄得乘员们难受得很，有人不适应，还呕吐，这更加重了船舱里的恶臭气味。货轮在海上漂泊航行了三天三夜，终于抵达海参崴。
顾顺章到了苏联远东地区，安下心来认真学习苏联专家教授的情报安全保卫工作的理论和方法，密写、化装、跟踪、窃听、解铐、开锁、摄影、枪法、格斗、暗杀、爆破等尽为学习内容。他潜心学习，收获很大，不到半年就“出师”了。
1927年2月，顾顺章偕同陈赓、陆留回到上海。
参加领导上海二次工人起义
在顾顺章离开上海的这几个月中，中国革命形势发生了巨大的变化。国民革命军从广东出师北伐后，进展顺利。在江西击败孙传芳的主力后，北伐军兵分两路，一路沿长江两岸东下，一路从浙江进军，直取宁沪地区。北伐军东路军在2月上旬进至浙西南，杭州指日可下。
顾顺章一回到上海，中共中央即派遣他到杭州城配合中共杭州地委书记庄文恭领导暴动，响应北伐军。
桐庐、诸暨之战后，孙传芳的得力将领孟昭月于2月15日从战场逃回杭州，无心再战。16日就带上残部退到松江。第二天，孙传芳的其他部队也纷纷各逃所向。2月18日，北伐军兵不血刃地占领杭州。
孙传芳军阀部队的战败，以及北伐军东路军的兵贵神速，让中共的杭州武装起义计划成为多余。顾顺章遵命马上回到上海，接受新的更为重要的任务。
此时的上海正是“山雨欲来风满楼”。发生于1926年10月下旬的上海工人第一次武装起义虽然失败，但是，上海工人没有因失败而气馁、沉沦。北伐军的节节胜利和革命形势的高涨鼓舞着他们的斗志。他们群情振奋、摩拳擦掌，跃跃欲试，等待中共一声令下，再次参加起义。
