蒋介石叛变革命后，武汉国民政府内部以“左派”面目出现的汪精卫，也阴谋“清共”，对共产党人举起了屠刀。在此形势下，1927年4月27日至5月9日，中国共产党在武昌召开第五次全国代表大会。这次会议没能作出挽救革命危机的正确决策，但这一届常委会作出了一个非常重要而正确的决定：任命周恩来为中共中央军事部长，必要时参加常委会议，之后周恩来还曾任代理中央常委。
在国共两党的全面破裂已如箭在弦上，到了很快就要摊牌的最后时刻，周恩来等人曾经尝试过进行一次最后的努力来挽救革命——发动湖南农民暴动。当时，湖南农民运动力量颇为强大，并且拥有不少武装；由共产党掌握的叶挺部队正驻军湘鄂边境，而唐生智的主力还远在河南。这是一个稍纵即逝的良机。６月17日和20日，周恩来两次在中央常委会议上提出湖南暴动计划，但都遭到共产国际代表罗易的拒绝。一向态度平和、温文尔雅的周恩来，再也抑制不住满腔的愤怒，和他来了一场正面交锋。
为了给武装斗争准备革命骨干力量，以周恩来为部长的中央军事部作出决定，将被陈独秀强迫缴械的武汉工人纠察队干部，湖南、湖北的工农运动领袖，都送到贺龙的部队保护起来。毛泽东亲自选派柳直荀和郭亮等几十名湖南的党员，编入贺龙率领的国民革命军第二十军，随军“东征讨蒋”，前往九江。柳直荀在第二十军总部担任政治工作，参加了著名的南昌起义，并成为起义后成立的中央革命委员会下设的农工委员会成员，负责领导工农运动和解决土地问题。
当时在南昌，工运和农运工作还不可能马上开展。周恩来就要柳直荀和郭亮到起义部队，做官兵的政治思想工作，以安定军心，鼓舞士气。他们深入士兵中，宣传革命，启发觉悟，深受欢迎。贺龙的部队多数是湖南人，柳直荀和郭亮从湖南的工农运动讲起，讲到马日事变，讲到十万农军围攻长沙，最后讲到工人农民为什么要掌握枪杆子。官兵们听了这两个湖南老乡的讲话，感到格外亲切，深为激动，极为振奋，斗志大增。
8月3日，柳直荀给大弟柳瑟虎写信报平安，信中还说：“我来南昌已久，日内又将他去。”5日，起义部队撤离南昌，柳直荀和郭亮随周逸群任师长、徐特立任党代表的第二十军第三师一起南下，向广东进发。他们边行军边与部队干部一起做巩固部队的工作。9月底，部队在潮汕一带遭到国民党反动派的重兵攻击。柳直荀和郭亮等17人突围出来，与大部队失去联系，接着又遭遇反动民团的袭击，经过一番苦战，最后只剩下7人，短枪3只。他们翻山越岭，绕道而行，到达普宁，终于找到部队。周恩来指示他们先到香港，再去上海。
柳直荀和郭亮等一行7人离开普宁，来到海滨市镇甲子港，雇了一只机帆船沿江而下，计划在韩江港换船去香港，不料误上“贼船”，海盗在给他们喝的茶水中放了蒙汗药。待他们从昏昏沉睡中醒过来时，发现每人只穿着一条短裤，被反绑在一只小舢板上，所有的财物都被抢劫一空。他们挣扎着，用牙齿咬开手上的绳子。
柳直荀揉着被捆绑得麻木了的手，打趣地说：“同志们，那船老板晓得我们信仰马克思主义，把我们送进大海，叫我们追随恩格斯，还给了我们每人一条绳索。”郭亮接过话头说：“直荀，你说错了。我们把这绳索解开，就不是得到了绳索，而是失去了锁链，这正应了《共产党宣言》中的一句话：‘无产者在这个革命中失去的只是锁链。他们获得的将是整个世界。’”他们似乎感到共产主义在大海上“徘徊”，大家的情绪不断高涨起来。
就靠着这破旧的小舢板，他们在茫茫大海上漂了三天三夜。他们又冷又饿，身上的皮肤被海水泡烂，几乎快要昏迷过去，但仍坚持用无力的手舀着船舱里灌进的积水。郭亮用手抹去脸上的海水，对柳直荀说：“我们可比毛泽东又多有一些享受了。”“多享受了什么？”“海水浴呀！他还要羡慕我们呢！”说着，一个浪头打过来，小船又一次钻进海浪里，又一次被海浪抛出来。
突然，他们发现海面上出现了一个黑点。“我们有救了！”大家不禁欢呼起来。原来，这是一艘英国太古轮船公司的商船。柳直荀用一口流利的英语向英轮喊话，编了一套商人遇盗的经历。这样，他们才被搭救上船，到了越南的西贡，后又经过一番周折，才坐船到了香港。
在香港，他们与党组织取得了联系，终于在11月初来到上海。此时的7个人个个面黄肌瘦，形容憔悴。柳直荀“患胆气病及咳嗽颇剧”，郭亮“亦患病甚剧，同病相怜”，不得不住进了一家与共产党有联系的医院。
几天后，周恩来拖着病体来到医院，会见了柳直荀和郭亮，兴奋地说：“自广东分手之后，就不知你们的下落了。毛泽东同志前不久还捎信来打听你们哩，叫一定要找到你们。今天可把你们盼到了！”周恩来紧紧握着他们的手，热情地勉励说：“革命要胜利，也必定有失败的时候。失败了不要沮丧，要有赢得胜利的信心，要快快乐乐地继续战斗。”周恩来介绍了当前的革命形势，特别谈到了毛泽东领导的秋收起义，不但保存了革命武装力量，而且开辟了井冈山革命根据地。大家听了极为高兴，纷纷要求党中央安排工作。
11月14日，中共临时中央政治局在上海召开常委会议。鉴于当时党已处于秘密状态，会议决定“实行中央常委集权”，调整中央组织机构，将部改为科，在中央常委会下设立有组织局，领导组织、宣传、军事、调查等科和妇委。周恩来后任中央组织局主任，兼军事科科长。柳直荀任调查科科长，仍在周恩来领导下工作。
1928年1月8日，在中央政治局常委会上讨论两湖工作时，周恩来提出湘西特委的工作是很重要的，要派一批人去，“造成割据局面”。根据周恩来的提议，中央决定成立中共湘西北特委，由正在汉口负责湖北省委工作的郭亮任书记，贺龙、周逸群、柳直荀、徐特立为委员，赴湘鄂边“依山建军，再向平原发展”。后因郭亮又被委任为湘鄂赣边特委书记，改由周逸群任湘西北特委书记。柳直荀、徐特立因事未能成行。贺龙、周逸群等先离沪赴汉，后又从汉口坐小火轮沿长江西行，准备“直放津市”。他们途经监利时，在观音洲上岸，领导荆江两岸年关暴动，拉开了创建湘鄂西革命根据地的序幕。
柳直荀遗憾地错过了这一历史机遇。而更感痛惜的是，他与郭亮这位生死与共的战友竟错过了再次见面的机会，永远留在他记忆中的是这样一幕场景——那还是他们海上脱险后来到上海的时候，郭亮穿上长袍马褂，戴着礼帽，扮成商人模样，准备启程赴任中共湖北省委书记，周恩来与柳直荀为他送行。摆弄着自己的这副装扮，郭亮笑着说：“昨天没有葬身鱼腹，今日却长袍马褂加身了！”柳直荀也打趣地说：“大难不死，必有后福啊！发了大财，可别忘了接我们呷武昌鱼啰！”分手时，周恩来与柳直荀同祝他“生意兴隆！”可谁曾料到，这竟是永诀！
