1920年春，李汉俊参加了上海《星期评论》的编辑工作。4月，共产国际东方局维金斯基经李大钊介绍到上海与李汉俊、陈独秀举行会议，提出组建中国共产党，李、陈均表赞同。5月，李汉俊与陈独秀等发起组织了“马克思主义研究会。”8月，与陈独秀等7人发起组建了上海共产主义小组，曾任上海共产主义小组代理书记。

1921年初，与陈独秀等组织筹划中国共产党第一次全国代表大会。1921年7月下旬，中国共产党第一次全国代表大会就是在李汉俊与其兄李书城的寓所召开的，即上海法租界望志路106号（今兴业路76号），李汉俊作为上海地区代表参加了大会。一大后，李汉俊积极进行马克思主义的宣传活动。

1922年春，李汉俊因与陈独秀、张国焘意见分歧回到武昌，从事教学工作，然而他并没有把自己禁锢在三尺讲台上，而是积极投身到革命洪流之中，他在中共武汉市委机关报《武汉星期评论》上发表妇女解放的文章，推动了湖北女师学潮。

1923年春，爆发了震惊中外的“二七”大罢工，李汉俊以省工团联合会教育主任委员身份，参加了罢工的领导工作。1月30日，与陈潭秋、林育南、施洋等赴郑州参加了京汉铁路总工会成立大会。2月6日，回到武汉后，以省工团联合会名义组织2000多名代表到江岸慰问罢工工人，号召工人们加强团结，坚持罢工，在极其艰难的环境中，支持林祥谦等成立了京汉铁路总工会江岸分会，使这次斗争取得了巨大胜利。在敌人杀害了林祥谦后，形势急转直下，白色恐怖笼罩着武汉三镇，为保存革命有生力量，在党内同志帮助下，他到北京其兄李书城处暂避。同年秋，武汉形势稍有缓和，他立即返汉，继续执教武昌高师。他主讲的“唯物史观”给学生的思想影响极大，促使一部分学生从此走上革命道路。在党的二大、三大上被选为中央候补委员，不久自动脱党。

1926年，北伐军攻占长沙后，李汉俊与董必武作为湖北各界欢迎北伐军代表团赶到长沙，向北伐军递送武昌敌军军事情报，迎接北伐军并加入国民党，被委任为国民革命军总司令秘书。同年8月，北伐军进驻武汉，9月，湖北政务委员会成立，李汉俊为委员，并任接收保管委员会主任委员、教育科长等职。

1927年1月，国民党湖北省第四次全省代表大会召开，李汉俊当选为执行委员。4月10日，湖北省政府成立，李汉俊任省政府委员兼教育厅长。汪精卫七一五反革命政变后，在新的复杂形势下，他与詹大悲等继续坚持革命立场和孙中山“三大”政策，并利用蒋、汪争夺国民党最高统治权力的矛盾，同省党部和政府内反共右派势力进行了坚决斗争，掩护了一些共产党人。11月，桂系军阀占领武汉后，李汉俊与詹大悲等以省政府名义下令释放在汉被捕的共产党嫌疑分子300多人，营救和保护了大批共产党的干部。

1927年12月17日，在武汉被武汉卫戍区司令胡宗铎以“赤色分子”的罪名逮捕，后遭杀害。

1933年，北京人民将李汉俊的灵柩移葬西山的万安公墓，武汉人民也要求安葬李汉俊，后经国民政府同意，李汉俊的遗体移葬于武昌卓刀泉庙后。

李汉俊是中共第二、三届中央执行委员会候补委员。

1922年1月1日，李汉俊在上海《民国日报》上发表了《中国的乱源及其归宿》、《我们如何使中国的混乱赶快终止》两篇文章。文章以唯物辩证法的观点，对中国的政治经济作了深刻地剖析，指出：“中国要进化到社会主义，只有直接向社会主义走去的一条路”，“中国的混乱又要中国进化到社会主义才能终止，……中国的同胞们！努力吧！”

少年李汉俊聪慧过人，勤于学习，并萌生了救国救民的远大志向。他6岁进私塾念书，有过目成诵的聪慧。小小年纪，就具有多方面的知识，并娴于辞令辩才。李汉俊年幼时曾听他父亲给他讲了中国历史上一次次农民起义的故事，他从中学到了许许多多的爱国历史知识。20世纪之初，中国处于风雨飘摇之中，四方列强大肆侵略，华夏大地已是“瓜剖豆分，千村寥落”。李汉俊如饥似渴地汲取新知识，了解世界发展的大趋势，萌生了拯救国家民族的念头。他说：“我们求学是要成为有用之才，以便有朝一日为国家民族扬眉吐气而出力。”

李汉俊是中共创立时期最有影响的政治家、思想家之一，他积极宣传马克思主义和十月革命，被誉为马克思主义的播火者。1904年，年仅14岁的李汉俊东渡日本求学，留日期间受日本著名马克思主义经济学家河上肇的影响，开始信仰马克思主义。李汉俊通晓日、德、英、法四国语言，十分勤奋地学习马克思原著，并用以指导解决中国的实际问题，共产国际驻华代表马林说：李汉俊是中共中“最有理论修养的同志”。1918年回国后他以饱满的热情和旺盛的精力，从事翻译和撰写工作，创办《劳动界》，他参加编辑的《新青年》、上海《星期评论》、《共产党》成为马克思主义在中国初期传播的最重要刊物，影响了包括毛泽东、刘少奇、周恩来、董必武等人在内的整整一代革命青年。

随着马克思主义在中国的传播，各地共产党早期组织纷纷建立。早在1919年9月，李汉俊就萌发了在中国建党的思想。1920年初，他和李大钊、陈独秀等开始着手组建中国共产党的工作。同年5月，他和陈独秀等组织成立了“上海马克思主义研究会”。8月，他和陈独秀等又发起成立上海共产党早期组织。这是中国大地上的第一个共产党早期组织，成为中国共产党的发起组织和联络中心。同年12月，他成为代理书记，负责全面领导工作。 李汉俊还负责帮助各地建立共产党早期组织，并担任联络工作。1920年夏他写信给董必武、张国恩，希望武汉也建立共产党组织。董必武曾回忆说：“1920年，李汉俊这个从日本归国的学生，我的马克思主义老师，在上海帮助建立中国共产党，并到武汉来同我商量，我决定参加，并负责筹组党的湖北支部。”

1921年7月中国共产党第一次代表大会召开。李汉俊作为上海的代表出席了这次大会，并用智慧和胆识保卫了中共“一大”会议的安全，为会议的召开做出了突出贡献。1921年7月23日，中国共产党第一次代表大会在上海法租界望志路106号（后门为树德里3号）李汉俊和胞兄李书城的家中召开。会前，李汉俊受陈独秀的委托，为会议起草了党纲。7月25、26日休会，由李汉俊、董必武、张国焘、刘仁静起草党的纲领、工作计划和成立宣言；会议结束后，由李汉俊和董必武共同起草了大会向共产国际作的关于中国情形的报告。1921年7月30日晚，代表们举行第六次会议，会议刚刚开始，突然有一人身穿灰色长衫的中年男子闯入，掀开门帘带着搜寻的目光朝室内在座的人们环视了一周。陌生人的突然出现，立即引起了大家的警觉，具有秘密工作经验的共产国际代表马林当机立断，建议会议立即停止，大家赶快离开此地，于是，代表们先后离去，只留下李汉俊和陈公博两人。这个突然闯入中共“一大”会场的人是法租界巡捕房的侦探。当代表们离开会场十几分钟后，望志路突然响起了警车尖厉的鸣笛声，十多名法国警察带着几名中国密探闯入室内进行搜查。李汉俊以房主的身份用法语作答，从容对付敌人盘问，化险为夷。

父亲：李远来是位教书先生

哥哥：李书城

第一任妻子：陈氏，1920年病故。

儿子：李声簧

长女：李声馥, 女婿：甘春辉

第二任妻子：陈静珠，1923年结婚。

幼女：李声䭲，丈夫黄锡文。

五四运动后，李汉俊以人杰、汉俊、汗、先进、海镜、海晶、厂晶等笔名在《民国日报》《新青年》《建设》《劳动界》《共产党》《小说月刊》等报刊上发表了60多篇译文和文章，宣传马克思主义，为早期在中国传播马克思主义做出了杰出贡献。

在中国共产党的历史上，有一位与李大钊齐名，却不愿在党中央担任领导职务，同样被国民党暗中杀害的无产阶级革命家，他就是李汉俊。二李以高超的马列主义理论水平，大力宣传马克思主义，为建立中国共产党立下了汗马功劳，值得人民永远怀念。

李汉俊不只是传播马列主义，还与董必武一起组建了湖北的第一个党支部。又支持毛泽东等人组建长沙党组织。山东的王尽美，在李汉俊支持下创建了济南党支部。他一生中介绍了许多人加入共产党，特别是沈雁冰。

1952年8月，中华人民共和国中央人民政府主席毛泽东亲自签发了《革命牺牲工作人员家属光荣纪念证》，证书上写着：“李汉俊同志在革命斗争中光荣牺牲，丰功伟绩永垂不朽！”

1986年，潜江人民为缅怀革命烈士的丰功伟绩在潜江袁桥为李汉俊建立了墓碑和纪念馆。