Cũng trong thời gian theo học tại Trường cao đẳng Mỹ thuật Đông Dương, ông đã có những tiếp xúc với các nhà hoạt động cách mạng như Trường Chinh, Trần Huy Liệu, Trần Đình Long... và chịu ảnh hưởng của họ về đấu tranh giải phóng dân tộc. Năm 1941, ông tham gia viết bài trên báo Sinh viên, phê phán quan điểm nghệ thuật tư sản của một số văn nghệ sĩ đương thời và bày tỏ quan điểm nghệ thuật vị nhân sinh, vì nền văn hóa dân tộc, cổ động sinh viên trí thức trở về với bản sắc truyền thống.

Năm 1943, sau khi tốt nghiệp, trở thành kiến trúc sư, ông chính thức tham gia Việt Minh và được bầu làm Ủy viên Ban Chấp hành Hội Văn hóa cứu quốc. Cách mạng tháng Tám thành công, ông tham gia lập chính quyền cách mạng tại thành phố Nam Định. Ngày 1 tháng 9 năm 1945, ông trực tiếp thiết kế và chỉ đạo lắp đặt Lễ đài Độc lập tại Quảng trường Ba Đình. Công trình này được hoàn chỉnh trong vòng một ngày. Tháng 10 năm đó, ông được kết nạp vào Đảng Cộng sản Đông Dương.