1925年国民党核心人物孙中山去世以后，二号人物廖仲恺被暗杀，国民党面临严重的左右分裂，以广州追随孙中山“新三民主义”的老革命派，与反对“联俄联共联工农”的西山激进派斗争激烈。这直接影响了国共合作的命运。
1926年1月国民党二大召开，毛润之连任国民党中央候补执行委员，继续担任代理宣传部长。他坚持利用国民党的平台，宣传新三民主义和共产主义理想。3月，时任国民革命军军长、黄埔军校校长的蒋介石制造“中山舰事件”，限制共产党在国民党内部的权力，最高级别不得超过部长。毛润之向中共提议，联合国民党左派力量，与蒋介石右派抗争，却被陈独秀拒绝。
5月，毛润之不得不退出国民党任职，不再担任中央候补执行委员。尽管如此，在后续很长一段时间，国民党仍有人多次为他递交候补资格。可见，当时毛润之曾在国民党地位和声誉都高于蒋介石。而同期，他在听令于苏联的中共中央，却不受待见，作用被边缘化。这形成了鲜明对比，这让人觉得历史沉浮的戏剧。
离开国民党宣传部以后，毛润之在1926年6月全身投入广州农讲所所长一职。直至1926年11月离开广州，被调往上海，负责中共的农民运动。为期两年多的广州历程宣告结束。这也是毛主席在广州待过最长的一段时间。
