四一二政变后，１９２７年５月２１日，长沙发生马日事变。他不顾危险，经长沙前往上海，为党创办地下印刷厂，坚持秘密斗争。１９２８年６月赴莫斯科出席中共六大。９月进入莫斯科中山大学，与徐特立、吴玉章、董必武、林伯渠等编在特别班学习。１９３０年７月从苏联学习回国后，在上海负责全国互济会工作，组织营救被捕同志，将暴露身份的同志转往苏区。

１９３１年１１月，他奉命进入中央革命根据地，与毛泽东等参加中央工农民主政府的领导工作。当选为中华苏维埃共和国中央执行委员会委员，任临时中央政府工农检察人民委员、内务人民委员部代部长、临时最高法庭主席等职。毛泽东高度评价他的革命精神和工作能力，说“叔翁办事，可当大局”。在中央苏区，他主持中央临时政府检察、内务和最高法庭工作时，事无巨细，均审慎细致，实事求是，注重调查研究，对工作严肃认真，一丝不苟。他白天和群众在田间地头边干活边交谈，晚上召集干部群众座谈，了解掌握了大量的第一手材料，发现有相当一部分干部，靠行政命令去推行工作，有的甚至贪污腐化，如不及时克服，将直接威胁苏维埃政权的巩固。随即向毛泽东、项英等中央政府领导汇报，以求及时解决问题。他的审慎作风和务实态度，遭到“左”倾领导者的错误打击。但他始终以一个共产党员的党性原则严格要求自己，坚持从大局出发，忍辱负重，努力做好组织分配给自己的工作。

１９３４年１０月，中央红军主力长征后，何叔衡奉命留在中央革命根据地坚持游击战争，经受了严峻的生死考验。１９３５年２月２４日，从江西转移福建途中，在长汀突围战斗时壮烈牺牲，实践了“我要为苏维埃流尽最后一滴血”的誓言，时年５９岁。１９３７年在延安纪念中国共产党成立１６周年大会上，毛泽东在为牺牲同志默哀的名单中念到何叔衡的名字时，大家莫不为这位党内的革命长者的牺牲而深感悲痛。