1923年3月18日，赵世炎、王若飞等奉中共指示，带一批革命骨士前往莫斯科东方大学学习。1924年春，赵以列席代表身份参加了共产国际第五次代表大会和赤色职工国际大会。是年秋，赵回到北京，中共中央任命其为北京地委书记。北方区执行委员会成立后，其又担任了北方区执行委员会宣传部长兼职工运动委员会书记。与李大钊一起领导北方的中共组织。
冯玉祥发动北京政变后，孙中山决定北上，赵认为孙先生应当北上，但愿先生不要为军阀和帝国主义所利用。当合则留，不合则去。1925年2月1日，段祺瑞不顾中山先生反对，悍然召开了“善后会议”，赵撰文批驳，其文题《善后会议悍然召集》。
1925年3月10日，由国民党和共产党同发起的国民会议促成会全国代表大会，在北京教育礼堂正式开幕，李大钊代表中共参加。赵被任命为参加会议的中国党团书记。其于会上作了4次报告。中山先生逝世后，赵于《政治生活》上连续发表文章，评价先生的伟大历史功绩。其又与李大钊等人组织了北京民众30万人连续3天举行悼念活动。