Ông cùng Phan Thanh, Hoàng Minh Giám tham gia phân bộ Đảng Xã hội Pháp của Jaurès, cùng nhà văn Nhất Linh và kiến trúc sư Nguyễn Cao Luyện lập Hội Ánh sáng chuyên dựng nhà tranh tre hợp vệ sinh cho dân nghèo.

Ông là một trong các thành viên sáng lập của Đảng Dân chủ Việt Nam (30 tháng 6 năm 1944) và giữ chức Ủy viên Trung ương Đảng. Sau này Đảng Dân chủ tham gia vào Mặt trận Việt Minh.

Ngày 16 tháng 5 năm 1945, Hội Tân Việt Nam được thành lập và Vũ Đình Hòe làm Tổng thư ký. Ông cũng làm Phó Hội trưởng Hội Truyền bá Quốc ngữ (thành lập năm 1938) mà Hội trưởng là Nguyễn Văn Tố.

Ông nhận nhiệm vụ vào Bắc Bộ phủ (nhờ có Nguyễn Văn Huyên giới thiệu) thuyết phục Khâm sai Phan Kế Toại từ chức, sau đó đi Huế thuyết phục hai người đồng sáng lập Thanh Nghị là Phan Anh và Vũ Văn Hiền rút ngay ra khỏi chính phủ Trần Trọng Kim.

Ông có quan hệ thân thiện với các lãnh tụ cộng sản như Trường Chinh, Phạm Văn Đồng. Tháng 8 năm 1945 ông được cử đi dự Quốc dân Đại hội Tân Trào do Việt Minh tổ chức ở Tuyên Quang để chuẩn bị khởi nghĩa giành chính quyền.

Ông là đại biểu Quốc hội khóa đầu tiên, đại diện cho Đảng Dân chủ.