毛泽东及国民党中央土地委员会提出的许多解决农民问题的建议，由于种种原因，大都没有实施。同时，身为中共中央农委书记，毛泽东还给中共中央写了工作报告，提出建议，但遭到陈独秀的拒绝。
尽管如此，在大革命高潮中的农民运动还是得到迅猛发展。为此，1927年3月27日，国民党中央农民部农民运动委员会召开扩大会议，将筹组全国农民协会列入农民部的工作计划，以“统一全国革命的农民之行动”。3月30日，湘鄂赣豫四省农协代表在湖北农协开会。会议推举13人组成全国临时农协执委会，其中毛泽东等5人为常委。4月9日，中华全国农民协会临时执行委员会委员发表就职通电，宣布“就职视事”，互推邓演达为宣传部长，毛泽东为组织部长，彭湃为秘书长。由于邓演达肩负国民革命军总政治部主任、国民党中央农民部部长、湖北省政府主席等重任，全国农协临时执委的日常工作主要由毛泽东负责。
全国农协临时执委会刚组成，就面临着严峻的形势，反革命势力杀气腾腾，时局维艰。但全国农协临时执委会在毛泽东的领导下，仍克服重重困难，开展工作。他们和国民党中央农民部、国民革命军总政治部联合组织了“战区农民运动委员会”，随第二期北伐的北伐军进入河南，指导战区的农民运动；发布了《对湘鄂赣三省农协重要训令》、《临字第四号训令》等，对夏斗寅、许克祥相继叛变革命的情况下如何进一步开展农民运动，提出了指导性的意见，号召武装保卫革命。
在全国农协临时执委会指导下，全国农民运动又有深入的发展。据1927年6月武汉政府农民部调查，湖南有农协会员600余万人，河南24万，湖北250万，陕西70万，广东70万，江西38万，四川、福建、山西、广西、安徽、热河等省农协会员也日益增多。
毛泽东在主持中共中央农民运动委员会期间，一身数任，主持武昌中央农民运动讲习所，担任国民党中央农民部农民运动委员会常务委员和国民党中央土地委员会委员，还负责全国农协工作，肩负着领导全国农民运动的重任。他为发展各地农会组织、培训农民干部、扩大农民武装、建立农民革命政权、着手解决土地问题等，付出了巨大而艰苦的劳动。
在全国农民运动蓬勃发展的重要时刻和蒋介石集团叛卖革命的危急关头，中国共产党于4月27日至5月6日在汉口召开第五次全国代表大会。毛泽东在会上提出支持农民开展土地革命，猛烈发展农民武装，建立农民民主自治政权的提案。但是大会在陈独秀、彭述之把持下，毛泽东的意见没有引起大会注意。中共五大没有能够挽救蒋介石叛变革命后造成的险恶局势。五大后，毛泽东离开了中共中央农委，由谭平山兼任农委书记。
5月31日，全国农协及湖北省农协在汉口普海春饭店欢宴太平洋劳动会议代表。毛泽东主持宴会并致欢迎词。他说：“中国革命是世界革命的一部分。”这个命题在过去“只能有空洞之口号，然在今天欢迎会上已充实了此口号的内在性。”毛泽东再一次强调中国农民“是革命进程中主要之力量”，无产阶级是农民的领导者，中国农民运动“深赖工人运动之影响与指导，其有益于革命前途，实在无可限量。”毛泽东的这一论述对当时陈独秀放弃无产阶级对农民的领导权的主张是针锋相对的。
6月上旬，湘鄂赣三省都处于白色恐怖中，共产党员、国民党左派、工农群众牺牲者“不下一万数千人”。毛泽东不顾自己的生命安危，在血雨腥风中力挽狂澜。6月13日，毛泽东出席武汉政府军事委员会会议，讨论马日事变的处理问题。他以大量的事实驳斥“军工冲突”、“军农冲突”的谰言，澄清事实真相。他说：“马日事变完全是潜伏在北伐军队伍里的反动军阀策动的叛乱，是许克祥的部队向湖南省农协进攻，向省农工会袭击，缴工农的枪，屠杀工农群众的行动。”这时武汉政府主张以和平方法解决马日事变。中共中央在陈独秀的把持下，亦采取“农军不得进攻长沙，湖南问题静候武汉国民政府解决”的方针。对此，毛泽东非常气愤。
同日，毛泽东同邓演达等以全国农协临时执行委员会的名义，发出《临字第四号训令》，号召各级农民协会一致请求武汉国民政府，明令保护工农组织及工人纠察队和农民自卫军，惩办一切屠杀工农、扰乱北伐后方的反动派；明令惩办许克祥等叛军，解散其“救党委员会”，恢复湖南省农协、省总工会、国民党湖南省党部；明令禁止江西朱培德部驱逐共产党员及工农领袖；肃清湖北各县土豪劣绅、逆军、土匪，镇压蒋介石的奸细。“训令”还号召各省农协，努力团结农民，严密农会组织，迅速动员工农武装，反击土豪劣绅及反动军队的武装袭击。
毛泽东还在7月4日中共中央常委扩大会议上提出必须保存武力的主张。他指出：“不保存武力，则将来一到事变我们即无办法”。他还主张“上山”，并预料上山可造成军事势力的基础。毛泽东主动要求去湖南，组织农民，建立武装，上山建立根据地。
但是，由于陈独秀独断专行，拒不接受正确意见，毛泽东提出的以暴力反对反革命暴力的主张未能被采纳。继蒋介石4月12日在上海发动反革命政变之后，1927年7月15日，汪精卫也公开叛变革命，提出“宁可枉杀一千人，不可使一个漏网”的血腥口号，开始进行疯狂的大屠杀。至此，轰轰烈烈的大革命陷于失败。
