1923年初，陈独秀要毛去上海帮他筹备“三大”，陈独秀和许多人虽然反对莫斯科要中共加入国民党，但是马林拿着共产国际的指示来中国，陈也不好抗拒，中共毕竟在俄国资助下活动。毛早就认为，只有为俄国之马首是瞻。

苏俄也想拉拢北京政府。那时俄国正力图将外蒙古从中国分割出去，变成它的势力范围，北京政府因此对它存戒心与敌意。苏俄希望找一个跟它亲近的人当权，中共太小，成不了事，莫斯科曾试探一些军阀，特别寄希望于吴佩孚。但吴也坚持要苏俄军队撤出外蒙古。只有孙中山不要求苏俄撤军。苏俄代表越飞（Adolf Joffe 1883 – 1927）告诉莫斯科：“孙根本不反对我们军队在库伦驻扎。作为交换，孙中山要苏俄帮他建立军队，推翻北京政府。为此他不仅赞同苏俄军队继续占领外蒙，还主动提议苏俄进占新疆。孙请求我们派一个师夺取新疆，说那里只有四千名中国军人，容易占领。孙甚至要求苏俄军队一直打到四川成都，帮助他夺权。”

越飞加了重点记号报告列宁。还提到孙中山占据南方广东省，苏俄可以方便地运进武器装备。苏共政治局1923年初做出了决议：“全力支持国民党。钱由共产国际基金支付。”决议由斯大林签署。

斯大林还希望中共，从国民党内部来左右孙中山，于是命令中共党员加入国民党。斯大林说：“莫斯科不能公开发命令。我们通过中国共产党，秘密地发。”

毛到上海很快加入了国民党。他的朋友蔡和森不赞成。毛不相信只有一两百人的共产党，靠意识形态能有什么前途。在“三大”上，毛说中国实现共产主义的唯一可能性，是俄国人打进来。主持大会的马林向莫斯科报告：“毛认为中国的唯一希望，是俄国干涉，革命得由俄国军队从北边带进来。毛是有远见的。”

中共跟国民党合作，有苏俄全力帮助，提供军援，使他看到了希望，毛第一次有机会为党工作。俄国代表维尔德（S. L. Ville，驻上海副领事）报告莫斯科，说毛是个好同志。由马林做主，毛当上了中央局秘书，协助陈独秀处理日常工作，管理文件，开会时作记录。党的函件都由陈与毛签字。毛学着陈，也用英文T. T. Mao签字。毛和陈首要的事，是向莫斯科要更多的钱，因为工作扩展了，开支也增加了。

中共“三大”，1923年6月在广州召开，到会40人，共有17 名有表决权的代表出席，代表全国420多名党员。大会选举陈独秀、蔡和森、李大钊、谭平山、王荷波、毛泽东、朱少连、项英、罗章龙9人，为中央委员。邓培、张连光、徐梅坤、李汉俊、邓中夏5人，为候补中央委员。由陈独秀、蔡和森、毛泽东、罗章龙、谭平山5人，组成中央局，陈独秀为委员长，毛泽东为秘书，罗章龙担任会计，做日常工作。

大会结束当天，代表们来到黄花岗烈士墓前，在瞿秋白指挥下，高唱《国际歌》结束。张国焘因反对加入国民党落选。蔡和森仍任宣传，毛泽东接替张国焘任组织。1923年“三大”，使毛首次进入中央决策层。

1923年9月，中共中央派毛回湖南，指导中共湘区党委夏曦等，建立湖南的国民党组织。毛在给国民党总务部长彭素民、副部长林伯渠的信中说：“租定房子成立筹备秘密机关，多邀信仰三民主义及有活动能力的人入党。”在毛的指导下，长沙最先设立国民党支部，接着常德、衡阳也设立分支部。

1923年10月初，国民党长沙支部成立。接着，毛在宁乡、安源组建了国民党分部。在此基础上，建立了国民党湖南总支部。毛的主要精力放在国民党组织上，很少出席共产党的会议，引起邓中夏、蔡和森不满，说他不重视工会运动和共产党的独立活动，说他右倾。