1926年11月6日，在北伐军刚刚攻下九江后，中共上海区委主席团就开会确定继续准备武装暴动，打垮孙传芳，支援北伐军。但是，这次暴动要以工人为主。主席团会议做出的决议写道：“这次运动要以我们处主动地位，不要太投机，工人爆发，民党抵孙，资产阶级参加，先总同盟罢工一来，各群众马上起来讲演开会，准备创造一个上海的巴黎公社。但发动时间，临时再讨论。”关于暴动的时间与条件，罗亦农、赵世炎等人认为：“不能与北伐军相离太远，如果北伐军还未深入江苏，上海民众武装尚未准备好，如果贸然暴动，必然引起屠杀，我意非北伐军到安庆，浙江有一部分行动起来，才可发动。”
1927年2月，中共上海区委和上海总工会认为发动总同盟罢工和武装起义的条件已经具备，遂在2月16日上海区委会议上作出决议：“执行区代决议，要有一个工人为主的武装暴动，主要的总罢工，次要的武装继续。现在局面很紧，我们要赶快准备，表示民众力量，仍旧欢迎北伐军来，至于暴动中联合战线主要的为小资产阶级，现在要开始准备罢工，武装技术，联合战线等详细讨论，由主席团执行，并找中央及国际代表详细讨论。”
2月19日凌晨，中共领导下的上海总工会下达了自即日起开始总同盟罢工的命令。命令说：“令到之时，即刻行动，全体工友总罢工。罢工之后，须有组织的有秩序的听候总工会指挥。无复工命令，不得复工。切切，此令！”
从19日晨6时起，上海各工厂开始总同盟大罢工。
罢工的当天，人数约在15万以上。第二天，就激增至27.5万人。第三天，增至35万。第四天，达36万人。这是上海历来没有过的大罢工，也是中国历史上没有的大罢工。
罢工的第一天，孙传芳的上海守备司令李宝章立刻联合租界工部局实行白色恐怖，杀害打伤及逮捕罢工群众100人以上。
白色恐怖激起群众的武装反抗。2月21日，中共上海区委发出特别通讯——准备暴动。
为了健全中共上海区委各项工作的领导机构和加强对武装起义以及其他军事工作的领导，在2月16日上海区委第一次全体会议上，健全了区委军事委员会领导班子，其成员为钟汝梅、顾顺章、徐梅坤、赵世炎。军委主任为顾顺章。顾顺章因尚在杭州，没有参加这次有16人参加的会议。
幼年的中国共产党缺乏领导武装起义的经验和成熟的技巧，发动起义的办法还较幼稚。起义计划的主要办法和中心环节完全是仿照俄共十月革命武装起义的模式，即运动海军“阿芙乐尔”号舰起义轰击冬宫，再由其他的起义工人、士兵配合攻打旧政权首脑所在地冬宫。
2月22日，上海工人第二次武装起义爆发。共产党人王荷波等人策动起义的停泊在黄浦江上的海军军舰开始轰击高昌庙兵工厂。原计划是以此为信号，然后由浦东起义工人上舰提取武器，攻打兵工厂。其他地区起义工人响应。结果是：海军士兵开始炮击高昌庙兵工厂后，却没有任何人上舰搬取武器，南市听到炮声，闸北却听不见。全市行动不一致，动作不协调，虽然有的地方起义工人与反动军警发生一些战斗，但产生不了什么效果。
为上海三次工人武装起义筹措武器
1927年2月23日，中共中央和中共上海区执委的领导人举行联席会议，决定停止当天的上海工人武装起义，由上海总工会发布复工命令，并决定由中共中央、中央军委和上海区执委的领导人组织特别委员会，特别军事委员会和特别宣传委员会，处理上海工人第二次武装起义的善后工作和准备组织第三次武装起义。特委会为第三次武装起义的最高领导机构，直接指挥起义。
特委会以及特别军委会成员名单如下：
特委会：陈独秀、罗亦农、赵世炎、何松林（汪寿华）、尹宽、彭述之、周恩来、肖子暲（肖三）。
特别军委会：周恩来、顾顺章、颜昌颐、赵世炎、钟汝梅。
特别军委会以周恩来为书记并兼上海工人第三次武装起义总指挥，顾顺章负责纠察队工作。
1927年3月5日晚，特委会召开会议，研究决定武装起义的准备工作，指挥人员及市民会议、市政府名单。
武装起义准备工作的一项重要内容是购买武器。第一、二次武装起义失败的重要原因之一是起义工人手中缺乏武器。几年后，中共在总结上海工人三次武装起义的教训时明确指出：“第一次暴动完全是儿戏，只是根据夏超独立来决定暴动的，没有计算上海工人斗争的条件，几支手枪的瞎冲，牺牲了几个同志。”第二次起义试图利用北伐军接近上海的形势，“趁火打劫”，运动海军开炮，抢夺敌军武装发动起义。会后，特别军委会委托顾顺章负责购买武器。
会议还指定了闸北、南市、浦东三个地区的起义指挥员。闸北由赵世炎、顾顺章负责；南市由周恩来、徐梅坤负责，“如南市不重要恩来调闸北。梅坤、陆震留南市”，浦东由马禹夫、宣中华、孙良惠负责。
会议还提出中共方面关于市民会议、市政府成员的名单：
杨杏佛（市党部），虞洽卿（商界），侯绍裘（省党部），王晓籁（商界），吴稚晖（政治会），钮惕生（国民政府），余化龙（小商人），罗亦农（中共），刘荣简（学生），汪寿华（工人），谢福生（自由职业者），李石岑（大学教授），顾顺章（店员），何应钦（军人），王成伟（手工业）。
闸北是上海守敌直鲁军毕庶澄部的重点设防区，是起义进攻中难啃的“骨头”。中共中央把攻打闸北这一艰巨任务交给顾顺章和赵世炎负责，这说明中共对顾顺章军事能力的认可和重用。中共将顾顺章推荐为即将组成的上海市政府领导成员和市民会议代表，这说明顾顺章在中共中央领导人的眼中，已是在上海较有影响的人物，是值得信任的，可以作为中共的代表参与起义胜利后由上海各界组成的上海市政权建设。
1927年3月7日，中共上海区委主席团召开会议。会上研究了上海总工会工作，提出要恢复上海总工会常务委员会，由汪寿华任委员长，杨培生任副委员长，李泊之负责组织部，赵子敬负责宣传部，龙大道负责经济斗争部，顾顺章负责纠察部，郭景仁负责交际部，赵并懽任秘书长。
纠察队是起义的先锋军和敢死队，要有武器。但是，上海工人纠察队的武器很少。虽然周恩来是这项工作的主要负责人，但是他来上海不久，人生地不熟，只能由顾顺章负责筹措。顾顺章果然神通广大。他拿着周恩来筹集到的13000多元到兵工厂接洽购买，还通过社会关系与有些眼看大势已去企图离职的军警联系，购买他们手头的武器。但筹措武器仍很难。
到第三次起义前夕，中共上海区委总共筹得的枪支林林总总才有250支枪。工人纠察队能有这些武器，也不全是顾顺章的功劳，如中共沪西部委组织委员后在中共中央秘书处工作的糜文浩等人也参与了筹集。
1927年3月11日，中共中央特委会召开会议，根据周恩来关于“整个组织，上总要组纠察队委员会，以五人为委员，主任参加主席团”的建议，决定建立上海总工会工人纠察队委员会，由顾顺章、侯镜如、徐梅坤、袁大实，还有三个工人，共七人组成。顾顺章任书记，侯镜如（黄埔一期学生）负责指挥，徐梅坤负责联络。
在上海工人第三次起义中
1927年3月21日中午，上海工人第三次武装起义开始。
当时的作战划分于下列七个区域：
南市、虹口、浦东、吴淞、沪东、沪西与闸北。
七个区域中的行动，前后开始于一小时之内。唯解决与成功之迟速不同；尤以闸北一区自21日正午起，至翌日午后6时止，前后两日一夜始解决，统计激战至30小时。负责指挥闸北区起义的领导人之一赵世炎这样记述：