Sau thời gian ở quê, Phan Đăng Lưu đã phải xa gia đình để vào thị xã Vinh làm việc cho Sở Canh Nông. Anh say mê học tập nghiên cứu lý luận cách mạng. Từ đây Phan Đăng Lưu có những nhận thức mới. Tại thị xã Vinh, Phan Đăng Lưu được tiếp xúc gặp gỡ với những người yêu nước. Và cũng trong khoảng thời gian này Phan Đăng Lưu đã được Trần Phú giới thiệu kết nạp vào đảng Hội phục Việt.