周恩来与邓颖超在北戴河
1927年，蒋介石叛变革命后，她从广东到上海，任中共中央妇委书记，在白色恐怖的恶劣环境下，坚持党的地下工作五年。1932年至1934年，邓颖超转入中央革命根据地，参加党和工农民主政府工作。先后任中共中央局宣传部和组织部干事、中央机关总支书记、中共中央局秘书长、中共中央政治局秘书、中华苏维埃共和国第二届中央执行委员等职。1934年参加二万五千里长征。
1937年抗日战争爆发后，邓颖超在武汉、重庆等地开展抗日民族统一战线工作，先后任中共中央长江局妇委委员、中共中央南方局委员、妇委书记。在这期间，她积极团结社会各界人士和广大妇女，为坚持抗战、团结、进步，反对投降、分裂、倒退，进行了不懈的努力，工作十分出色。1938年当选为国际反侵略运动大会中国分会理事。同年，任国民参政会中共方面的参政员。在历次国民参政会上，同董必武等中共方面的参政员与国民党顽固派进行了坚决的斗争。1941年“皖南事变”发生后，与中共方面的其他参政员一起，遵照中共中央的指示，拒绝出席国民参政会，抗议国民党的反共罪行。1945年在中共第七次全国代表大会上，当选为中共中央候补委员，任中央妇委副书记。
抗日战争胜利后，邓颖超以中共方面唯一女政协代表身份，出席旧政协会议，为争取国内和平而积极奔走。同年，当选为国际民主妇联理事。全面内战爆发后，邓颖超随中共代表团撤回延安。1947年3月，任中共中央妇委代理书记。1949年3月，在中国妇女第一次全国代表大会上当选为全国民主妇联副主席，并任党组副书记。