仍然坚守在上海的周恩来，不但经常变换住址，就连身上的衣服式样也要经常倒换。有时是西装革履，有时是中式棉袍，有时还要加上一副圆圆的墨镜。他是要离开上海了，但是邓颖超仍在广州，有消息说，广州的反动军队已经行动了，妊娠中的邓颖超定是雪上加霜。他越想越不放心，就给广东区委发了封密电，要邓颖超速速离粤来沪。
邓颖超接到电报时，还住在医院里。她是4月初临产的，可惜又遇上难产，超重的胎儿生下便夭折了。她的母亲杨振德守在身边照料她。她从报上才知上海工人武装起义是周恩来领导的，国民革命军进入上海后就再也没有他的消息了。
4月15日，反革命的风暴刮向广州，军阀四处出动搜捕共产党人。周恩来、邓颖超原来居住的南华银行二楼广东区委机关被军警搜查，住在那里的3位同志先后被捕。一个第二天惨遭杀害；另两个死于狱中。周恩来的电报到达时，一位机警的同志赶在搜查前把它转到邓颖超手里。她听着街上不时呼啸而过的警车，心里焦急不安。这时，妇女部的陈铁军风风火火地闯了进来，告诉她党组织的决定：你已被列入通缉者的名单，火速离开这里。
陈铁军一走，邓颖超就试着下地。可医院人生地不熟，往哪儿躲呢？接产的老医生王德馨也觉出气氛不对，问邓颖超有什么需要帮助的。王德馨是个善良的基督教徒，因为没有接活邓颖超的孩子，心里不免有些内疚。邓颖超也看出王医生是个好心人，便把她面临的险境告诉了她。
王德馨略一思索，拉上邓颖超母女俩：“走，我给你们找个地方暂避。”她把她俩拉到医院后面一间小屋，等到医院定期派德国人的采药船去香港时，找机会把她俩送走。
邓颖超如愿成行，在香港住了几天，搭海轮去了上海。
邓颖超和母亲到达上海时，正好是5月1日。轮船开到公共祖界码头，大批印度籍的英国巡捕上了轮船的舷梯，好像要找什么人，堵了好长时间才放行。她俩找了一家旅馆住下，按周恩来在密电中暗示的接头办法，到《申报》馆去登寻人启事，大意是说：伍豪，你久已不要的妻子，现在我把她带来上海，你见报后，可来某某旅馆相见。母振德。
当时国民党还不清楚伍豪是周恩来的代号。
周恩来一看报纸又惊又喜。喜的是邓颖超己到上海，惊的是这家旅馆昨天刚抓走几个外地来沪找党中央的干部。他马上派交通员赶到旅馆，把邓颖超送进一家日本人开的福民医院，让杨振德住在一个可靠的同志家里。邓颖超在那里养了两个星期，身体已经复元，伤心的是，因为这次生产损伤了子宫，很可能再也不能怀孕了。她顾不得这些，每天出去找房子，终于找到一间，比较隐蔽，周恩来搬来同住。
风声越来越紧，第二十六军第二师师长斯烈也证实，上海敌人正悬赏2.5万元缉拿周恩来。
周恩来决定先动身去武汉。陈赓拿出一条黑色细呢裤子、上衣、领带和棕色尖皮鞋。“试一下吧，我看尺寸差不多。”陈赓擦去帽檐上的灰尘，递给周恩来。陈赓是黄埔一期的共产党员，一直在周恩来的领导下从事军事工作。不久前他去苏联学习了3个月的“契卡”（秘密保安人员），回来就赶上蒋介石的大屠杀。他在苏联学会的化装术正好派上用场。他已经化装成水手，将把周恩来打扮成船长或大副。
“等一等，”周恩来拿出一张两寸的照片，让陈赓辨认：“你看这是谁？”
照片上的人梳着中间开缝的分头，戴着一副眼镜。陈赓回忆着，好像从来没见过。
“黄埔军校的。”周恩来提示一句。
“不认识。”陈赓摇摇头。
“哈哈，是我！”周恩来笑起来。
“这是我化装后照的，办出国护照怕敌人认出来。现在放心了，连你这个在我身边的大特务都没认出来，可见万无一失了。”周恩来对着镜子，照照片上的模样打扮起来，又让陈赓检查一遍，俩人悄悄溜出门去。
在虹口码头，他们被跟踪上了。这种被跟踪的感觉陈赓很熟悉。海参威受训专门有一节，怎样摆脱盯梢——关键是阻断视线。他不再躲躲闪闪，而是在码头门口溜达，在小摊上买东西。等下船的人流奔拥而出，他便一把按下周恩来，蹲在地下，装作系鞋带，七转八拐进了货运处。货运处看门的收下钱，便让开一条通道。晚上10点多钟，英国轮船启锚了。周恩来躲在三等舱里，两天没有出来。陈赓装作睡觉，手里握着裤兜里的枪支。船过芜湖时，军警上来搜索一番，虚惊一场。
到了九江，周恩来换上便装，到甲板上同别人见面了。到汉口时，恽代英开汽车到码头来迎接。
周恩来打量着面前这位戴着1000度大近视眼镜的战友，指指他的头，开了句玩笑：“代英，不错呀，老蒋出了5万元在悬赏它呢！”
恽代英也逗笑道：“你这颗头比我的值钱，听说老蒋出了20万！”
周恩来挺严肃地纠正：“哪里，斯烈告诉我才2.5万元。”
“那18万大概是被哪个贪官私吞了吧？”俩人又朗声大笑起来。恽代英把周恩来和陈赓送到黄埔军校武汉分校居住。
这时已经是5月下旬了，党的“五大”已在10天前结束。但周恩来在第三次工人武装起义中表现出来的才能，已得到全党的了解和重视。他被选为中央政治局委员，并担任中共中央秘书长。因为他还没有到达武汉，秘书长一职就由蔡和森代理。
周恩来到武汉后，立即列席了第九次中共中央常委会议，三天后又列席了第十次会议。这次会议决定，中央秘书长一职改由李维汉担任，周恩来转任中央军事部长（当时又叫军人部长）。会上还规定，军事部长在必要时参加常委会议。那时的中央常委只有陈独秀、张国焘、蔡和森3人。张国焘不久又要去河南。29日，常委会议决定周恩来代理张国焘的中央常委职务，参加中共中央的核心领导。这段时间内，常委会议几乎每天都要举行一次，处理各项紧急事务。6月3日，增选瞿秋白为常委。4日起，中央常委由陈独秀、瞿秋白、周恩来、蔡和森4人轮流值班。这种状况一直继续到6月下旬。