肖楚女在四川革命的活动，使反动当局和军阀官僚深为痛恨。他们威胁、胁迫他离川。1925年5月，肖楚女按党组织要求，离开重庆赴上海，协助恽代英参加团中央领导工作和编辑《中国青年》。1925年6月戴季陶主义出笼后，肖楚女撰写了《国民革命与中国共产党》一书，批驳戴季陶对共产党的攻击和污蔑。同时，他还撰文批判反对无产阶级革命和无产阶级专政的国家主义派，在全国产生了很大影响。

　　同年12月，中共中央决定抽调一批干部到广州，加强广东革命根据地的工作和对国共合作统一战线的领导。肖楚女按党中央要求于1926年初来到广州，在毛泽东为代理部长的国民党宣传部任干事兼政治讲习班教授，并协助毛泽东编辑《政治周报》。此外，他还负责给两广和其他地区的国民党左派组织编发《宣传大纲》。

　　1926年2月，在中国共产党倡议下，国民党中央改组了农民运动委员会，肖楚女任国民党中央农民运动委员会委员。在毛泽东负责的第六届农民运动讲习所里，他被聘为教员。同年底，他又接受了党分配的新任务，到黄埔军校作政治教官。他除了上课外，还经常深入到学员中参加他们的政治学习，解答他们的问题。他把学生们提出的问题进行整理，在军校办的《黄埔日刊》上发表。

　　随着大革命形势的发展，蒋介石背叛革命的活动也日益猖獗。肖楚女不畏强暴，奋起战斗。他以笔为武器，撰写文章揭露蒋介石新军阀的嘴脸和罪行。1927年4月15日，肖楚女在广州反革命政变中被捕，4月22日牺牲，时年34岁。