1927年7月，汪精卫叛变革命，宁汉合流，武汉军校解散。胡兰畦领到一张中央军事政治学校武汉分校第六期毕业证后，按陈毅要求，前往中央妇女部工作，与何香凝一道团结国民党左派，掩护了许多共产党员。之后，胡兰畦来到南昌，参与组建江西省革命行动委员会(农工民主党前身)，从事反蒋运动，并担任江西省救济院孤儿所兼妇女教养所主任，而这正是杨森曾希望胡兰畦回成都担任的职务。1929年2月，蒋介石亲自下令将以胡兰畦为首的11名要犯驱逐出江西之时，恰逢江西省政府决议派胡兰畦到欧洲考察社会救济事业。对胡兰畦而言，这真是绝处逢生。1929年，胡兰畦开始了漫长的德国留学生涯，这也是当年胡兰畦屡次请求杨森而不得的愿望。
离开了是非缠身的嘈杂之地，胡兰畦开始了新的生活和追求。1930年10月，在廖承志和成仿吾帮助下，胡兰畦终于在柏林加入了共产党，成为了我党秘密战线上的一位勇猛战士，并在此期间结识了宋庆龄、蔡特金等著名人士。“九一八”后，胡兰畦再次前往德国，组织“旅德华侨反帝同盟”，因编辑《反帝》月刊、宣传抗日救国、揭露法西斯阴谋，被希特勒秘密警察关进监狱3个月。经宋庆龄、鲁迅等营救，胡兰畦来到巴黎，将狱中经历写成《在德国女牢中》，发表在《世界报》上，产生了广泛的国际影响。
从抗战劳军到策反杨森
淞沪抗战爆发后，胡兰畦自告奋勇招募进步女青年，在何香凝的支持下，于1937年10月5日成立了上海劳动妇女战地服务团。当天下午，女兵们即奔赴抗日前线，进行宣传教育和战地救护工作。胡兰畦将中国军人英勇杀敌的故事加工编写成京剧《大战东林寺》，很受部队官兵欢迎，屡演不衰。
杨森的川军也奉命开赴上海抗战。杨森在川军中率先抗日，用相当落后的武器抵挡住日军猛烈的炮火，官兵用命，坚守了阵地，为川军赢得了荣誉。10月17日，胡兰畦与上海文化界人士冒着炮火一起到南翔车站20军指挥所去看望、慰劳了杨森。她还和著名战地记者范长江一道赴战场实地采访，合写《川军与抗战》、《川军在前线》等优秀通讯，在当时产生了重要影响。
淞沪抗战失利后，胡兰畦率战地服务团撤退，行至常州曹桥时，遭敌机轰炸，天黑路险，一天一夜粒米未进，正绝望之时，遇见了杨森部的川军，师长杨汉域送来一锅稀饭和许多四川榨菜，姑娘们美美地饱餐一顿。胡兰畦感慨道：“在抗日救国的战场上，我们遇到真不容易的呵!”
胡兰畦率领的战地服务团是抗战中坚持时间最久、人数最众的战地服务团。在3年多时间里，胡兰畦率领服务团的姑娘们，足迹遍及沪、苏、徽、浙、赣、湘、鄂、豫等省，被誉为“战地之花”、“当代花木兰”。
1939年7月，周恩来在延安中国女子大学开学典礼上高度赞扬了中国妇女在抗战中的积极作用，特别提到：“中国妇女热烈参加前线工作，如胡兰畦、丁玲等所组织的战地服务团，在前线艰苦奋斗，获得全国人民的称颂。”1939年夏，胡兰畦来到陪都重庆。不久，蒋介石委任胡兰畦为国民政府军委会战地党政委员会少将指导员，并派她到第三、六、九战区工作。胡兰畦由此成为近代中国第一位女将军。胡兰畦利用这个特殊身份，为党做了许多有益的工作。
1945年，杨森出任贵州省政府主席。杨森虽然在娶胡兰畦做姨太太上几次碰了钉子，但对胡兰畦的印象一直很好。1946年3月，胡兰畦在重庆时，田蘅秋告诉她：“老头子(指杨森)回来开会，住了几天。他说请你到贵州去当《贵州日报》的社长，这是贵州省政府的机关报，希望你早日前去。”
