当时正值第一次国共合作时期，广州革命的气氛很浓。随着北伐战争的节节胜利，黄埔军校除步科的两个大队随蒋介石迁往南京外，炮科、工科和政治科的三个大队，均随国共合作的国民政府迁至武汉。黄埔军校的政治教官多为共产党员。被编入政治科第五学生队的郭汝瑰，听取了肖楚女、恽代英等人的讲座，阅读了李达、陈独秀等人的著作，认识到只有打倒帝国主义和封建军阀，实行孙中山先生的新三民主义，进而实现社会主义，中国才能够富强起来。这时，郭汝瑰得知与自己同考入黄埔军校的好友袁镜铭是共产党员，便要求袁介绍自己入党。袁镜铭因为郭汝瑰是郭汝栋的堂弟，告诉他需要经过一段时间的考验。

衔吴玉章之命返回四川并加入中共

在郭汝瑰即将于黄埔军校毕业之际，时任北伐军总司令兼黄埔军校校长的蒋介石，在南京拥兵自重，与国共合作的武汉国民政府呈对立状态。 1927年4月14日，蒋介石在上海发动四一二反革命政变的消息尚未在武汉传开。黄埔军校实际主持校务的吴玉章，悄悄地将郭汝瑰和傅秉勋叫到办公室，通知他们两人提前毕业，并立即返回四川。这时，郭汝瑰的堂兄、也是傅秉勋妻兄的郭汝栋，已是川鄂边防司令部的副司令，拥有两个师一个旅的兵力。吴玉章神情严肃地说:“现在形势十分危急，蒋介石已经公开叛变，很可能进攻武汉，四川军阀杨森将配合蒋介石进攻。你们尽快返回四川，想办法让郭汝栋阻止杨森出川攻打武汉。如阻止无效，可劝他待杨森出川以后，打其后方,使其崩溃。如这也办不到，就要他不出一兵一卒帮助杨森。” 郭汝瑰和傅秉勋肩负着吴玉章的使命，与同时毕业的中共党员任逖猷等人，由武汉回到四川。郭汝瑰与傅秉勋到达郭汝栋驻地的涪陵，转达了吴玉章的意见。郭汝栋回答说:“我和杨森感情不好，无法劝他；袭击他，我力量不够；不过如杨森出兵，我可以一兵一卒也不他。”郭汝瑰怎么也没有想到，郭汝栋在他表示绝不支持杨森的同时，已派出特使去南京向蒋介石表示效忠了。郭汝瑰还欣欣然地写密信向吴玉章报告: “郭汝栋已接受了他的第三种意见”，自己也被郭汝栋安排在政治部任科员。他到处发表演讲，宣传孙中山的“联俄、联共、扶助农工”的三大政策，斥责蒋介石背叛革命的行为，并赢得了以后成为他妻子的女师学生方学兰的深爱，很快成为涪陵城里有名的红色人物。

但是不久,以汪精卫为首的武汉国民政府，就与南京的蒋介石合流反共。郭汝瑰从此便与吴玉章失去联系，只好留在尚能容共的郭汝栋部。1928年5月，郭汝瑰由少校团副、共产党支部负责人袁镜铭介绍，加入中国共产党，实现了他追求的愿望。

川军“清共”,被遣赴日本士官学校学习

郭汝瑰在川军中滞留三年，发现堂兄郭汝栋日趋反动。此人先是受蒋介石的指使，杀害了自己的恩师、在涪陵龙潭地区组织工农武装的共产党李蔚如，代替杨森当上了二十军军长。旋又为扩大地盘，参加了倒杨(森)倒刘(湘)的两次军阀混战。1930年4月，蒋冯阎中原大战爆发，蒋介石调郭汝栋部到湖北驻防，以稳定其后方。这时，郭汝瑰已升任郭部独立旅一团三营营长。一天夜晚，已经离开郭部的袁镜铭，前来联系郭汝瑰，要他率领所属的第三营，配合红军游击队，举行兵暴。但因联络差错，敌我混淆，结果准备配合红军作战的这个营，竟被红军消灭大半，郭汝瑰也中弹负伤，被送进汉口同仁医院。待出院才知道三营因损失太大，已被撤销建制。郭汝瑰只好到军部担任参谋的闲职。