1925年春，周以栗任国共合作的国民党湖南省党部第一届执行委员、省党部中共党团书记，参与统一战线和工农革命运动的领导工作。1926年，周以栗任国民党湖南省党部组织部秘书、青年部部长，参与组织领导了湖南农民运动。1927年初，到武汉筹办国民党中央农民运动讲习所，后任教务主任。大革命失败后，周以栗回到湖南，任中共湖南省委军事部部长。不久赴上海，任《布尔什维克》编辑。

　　1927年底，周以栗任中共河南省委书记。1928年4月15日，周以栗在开封被捕，被折磨得死去活来，但宁死不屈。1930年1月，经营救获释出狱。出狱后，周以栗任中共中央长江局军事部长，1930年9月以中央代表的身份到中央革命根据地。同年10月任红一方面军总前委委员、总政治部主任。1931年6月，周以栗被增补为苏区中央局委员，担任中共闽赣边界工委书记。1931年11月，周以栗被选为中央执行委员，并担任临时中央政府内务人民委员。同时，他还兼任红军总前委组织部长，红军中央军事政治学校政治部主任，红中社负责人，临时中央政府机关报《红色中华》主笔等职。

　　1934年10月，中央红军长征。11月，周以栗在转移途中被国民党军包围，突围时壮烈牺牲，时年37岁。据新华社长沙9月7日电