1922年8月，中共中央在杭州西湖召開(kāi)特別會(huì)議，決定同國(guó)民黨進(jìn)行兩黨合作。國(guó)共合作成為中國(guó)共產(chǎn)黨的頭等大事。

1923年6月，毛澤東出席在廣州召開(kāi)的中共三大。三大的中心議題是討論國(guó)共合作問(wèn)題。會(huì)上，張國(guó)燾提出：工人階級(jí)應(yīng)該在“自己政黨旗幟下”進(jìn)行革命，“若加入了資產(chǎn)階級(jí)性的國(guó)民黨組織，便不免有混亂無(wú)產(chǎn)階級(jí)思想的危險(xiǎn)”。張國(guó)燾反對(duì)共產(chǎn)黨員加入國(guó)民黨，也反對(duì)在工人、農(nóng)民中發(fā)展國(guó)民黨組織。毛澤東針對(duì)張國(guó)燾的發(fā)言，依據(jù)自己領(lǐng)導(dǎo)安源路礦、長(zhǎng)沙泥木工人罷工中注意團(tuán)結(jié)各方人士的經(jīng)驗(yàn)，論證工人加入統(tǒng)一戰(zhàn)線的必要性，贏得多數(shù)代表的支持。大會(huì)接受共產(chǎn)國(guó)際于同年1月12日通過(guò)的在中國(guó)實(shí)行國(guó)共合作的決議，通過(guò)《關(guān)于國(guó)民運(yùn)動(dòng)及國(guó)民黨問(wèn)題的決議案》，決定同國(guó)民黨合作，建立各民主階級(jí)的革命統(tǒng)一戰(zhàn)線。

在中共三大上，毛澤東被選為中央執(zhí)行委員和由五人組成的中央局成員。隨后，又被推為秘書(shū)，協(xié)助委員長(zhǎng)陳獨(dú)秀處理日常事務(wù)，起草、聯(lián)署文件（按規(guī)定，中央發(fā)出的文件必須由委員長(zhǎng)和中央局秘書(shū)聯(lián)名簽發(fā)），掌管黨的組織工作。中共三大期間，毛澤東捎信給當(dāng)時(shí)任中共湘區(qū)委員會(huì)負(fù)責(zé)人的李維漢，指示他注意在安源產(chǎn)業(yè)工人中發(fā)展國(guó)民黨組織。湘區(qū)委接受他的建議，委派何叔衡、劉少奇與國(guó)民黨元老覃振等組織籌備組。

中共三大后，毛澤東駐上海中央局機(jī)關(guān)。為促進(jìn)第一次國(guó)共合作盡快實(shí)現(xiàn)，他經(jīng)常通宵達(dá)旦地審閱和起草各種黨內(nèi)文稿，同時(shí)還在黨的機(jī)關(guān)刊物《向?qū)А分軋?bào)上不斷發(fā)表文章，號(hào)召建立全國(guó)各階層的聯(lián)合戰(zhàn)線，同心協(xié)力地進(jìn)行反帝反軍閥的國(guó)民革命。他在《北京政變與商人》一文中強(qiáng)調(diào)指出：“中國(guó)現(xiàn)在的政治問(wèn)題，不是別的問(wèn)題，就是簡(jiǎn)單的一個(gè)國(guó)民革命問(wèn)題。用國(guó)民的力量來(lái)打倒軍閥并打倒和軍閥狼狽為奸的外國(guó)帝國(guó)主義，這是中國(guó)國(guó)民的歷史使命”。為完成這個(gè)神圣的歷史使命，他呼吁全國(guó)各階層人民團(tuán)結(jié)起來(lái)，建立一個(gè)“嚴(yán)密的聯(lián)合戰(zhàn)線”，“用革命的方法，開(kāi)展一個(gè)新時(shí)代，創(chuàng)造一個(gè)新國(guó)家”!

為貫徹中共三大關(guān)于國(guó)共合作的決議，毛澤東于1923年9月又專程回到湖南，指導(dǎo)中共湘區(qū)區(qū)委籌組國(guó)民黨湖南地方組織。9月28日，他致信當(dāng)時(shí)的國(guó)民黨黨務(wù)部部長(zhǎng)彭素民、副部長(zhǎng)林伯渠，談在湖南發(fā)展國(guó)民黨工作。他說(shuō)：“關(guān)于本黨在湘發(fā)展，雖在軍事時(shí)代仍應(yīng)努力進(jìn)行，昨與夏希同志(夏希極能做事，在學(xué)生界有力量)商議分三步辦法：第一步組織長(zhǎng)沙支部；第二步組織常德衡州及其它可能的分支部；第三步再組織湖南總支部。關(guān)于長(zhǎng)沙支部，現(xiàn)決定即日租定房子成立籌備機(jī)關(guān)(秘密的)，多邀信仰三民主義及有活動(dòng)能力的人入黨，然后開(kāi)成立會(huì)推出候補(bǔ)支部長(zhǎng)，呈請(qǐng)本部委任”。在毛澤東的推動(dòng)下，10月初，國(guó)民黨長(zhǎng)沙支部成立。次年4月，組織了湖南省臨時(shí)省黨部。1925年10月，正式建立國(guó)民黨湖南省黨部。

1923年冬，毛澤東受命離開(kāi)湖南，赴廣州參與籌備中國(guó)國(guó)民黨第一次全國(guó)代表大會(huì)。在共產(chǎn)國(guó)際和中國(guó)共產(chǎn)黨的幫助下，孫中山于1924年1月20日到30日在廣州主持召開(kāi)國(guó)民黨“一大”，確立了聯(lián)俄、聯(lián)共、扶助農(nóng)工的政策。毛澤東出席大會(huì)還就《組織國(guó)民政府之必要》、《出版及宣傳問(wèn)題》、《本黨設(shè)立研究會(huì)》、《比例選舉制》等議案作了發(fā)言，闡述自己的立場(chǎng)和觀點(diǎn)，推動(dòng)大會(huì)在國(guó)共合作問(wèn)題上朝著正確的方向發(fā)展。30日，毛澤東被大會(huì)選為國(guó)民黨候補(bǔ)中央執(zhí)行委員。

國(guó)民黨“一大”的召開(kāi)，標(biāo)志著第一次國(guó)共合作的正式建立。以此為契機(jī)，揭開(kāi)了轟轟烈烈的大革命高潮。

國(guó)民黨“一大”結(jié)束的次日，毛澤東參加了由孫中山主持召開(kāi)的國(guó)民黨一屆一中全會(huì)。會(huì)議決定派遣中央執(zhí)行委員分別在上海、北京、漢口、哈爾濱、四川五處組織執(zhí)行部，以中央直屬機(jī)構(gòu)的名義全權(quán)領(lǐng)導(dǎo)各地區(qū)的黨務(wù)。會(huì)后，毛澤東以候補(bǔ)中央執(zhí)行委員的身份參加上海、北京、漢口、哈爾濱、四川五處組織執(zhí)行部，以中央直屬機(jī)構(gòu)的名義全權(quán)領(lǐng)導(dǎo)各地區(qū)的黨務(wù)。會(huì)后，毛澤東以候補(bǔ)中央執(zhí)行委員的身份參加上海執(zhí)行部的實(shí)際領(lǐng)導(dǎo)工作，以主要精力從事統(tǒng)一戰(zhàn)線的工作。2月25日，上海執(zhí)行部第一次執(zhí)行委員會(huì)會(huì)議議決由毛澤東代理秘書(shū)科主任職務(wù)和組織部秘書(shū)職務(wù)。毛澤東在擔(dān)任這兩個(gè)職務(wù)期間，按照國(guó)民黨“一大”的要求，主持組織部負(fù)責(zé)對(duì)國(guó)民黨員的重新登記工作。毛澤東在上海執(zhí)行部一直工作到1924年12月，他團(tuán)結(jié)國(guó)民黨左派，對(duì)國(guó)民黨右派破壞國(guó)共合作的行徑進(jìn)行堅(jiān)決的斗爭(zhēng)。如1924年8月1日，在葉楚傖的策劃下，一些國(guó)民黨右派在上海南方大學(xué)召開(kāi)代表會(huì)議，討論所謂“處置共產(chǎn)分子問(wèn)題”。當(dāng)即激起左派的反對(duì)，還造成武斗。后來(lái)，右派分子又闖入上海執(zhí)行部，毆打邵力子。事件發(fā)生后，毛澤東、惲代英等14人聯(lián)名上書(shū)孫中山，控告葉楚傖“主持不力，跡近縱容”的破壞國(guó)共合作罪行。此后，毛澤東和葉楚傖的斗爭(zhēng)公開(kāi)化，毛澤東多次及時(shí)揭露葉的分裂行徑，葉也因此嫉恨毛澤東。由于葉楚傖的排擠、打擊、獨(dú)斷專行，也由于在國(guó)共合作策略上毛澤東與陳獨(dú)秀的觀點(diǎn)有分歧，再加上他工作勞累，身體虛弱，失眠嚴(yán)重，毛澤東于1924年12月底請(qǐng)假回湖南“養(yǎng)病”。毛澤東借回鄉(xiāng)“養(yǎng)病”之機(jī)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)動(dòng)了韶山等地的農(nóng)民運(yùn)動(dòng)。

1925年9月上旬，毛澤東從湖南到達(dá)廣州。10月5日，國(guó)民黨中央黨部黨務(wù)會(huì)議決定由毛澤東代行國(guó)民黨中央宣傳部長(zhǎng)職務(wù)。稍后，他又著手創(chuàng)辦《政治周報(bào)》，并擔(dān)任主編。