Nel 1924 svolse la relazione politica di maggioranza alla I conferenza nazionale del PCd’I. Durante l'estate dello stesso anno partecipò al V congresso dell'IC e venne chiamato a fare parte dell'esecutivo. Nominato nel Comitato Centrale del PCd’I eletto d'autorità dall'IC, fu nuovamente membro dell'esecutivo. Il 2 aprile 1925 venne arrestato per la seconda volta e rilasciato per amnistia il 29 luglio. Al congresso di Lione fu confermato nell'esecutivo e nominato rappresentante del PCd’I presso l'IC. Giunto a Mosca il 14 febbraio, vi restò fino al gennaio dell'anno successivo quando assunse la direzione del centro estero del partito, costituitosi a Parigi. Qui cominciò a dirigere «Lo Stato operaio», rivista teorica del PCd’I. In maggio partecipò all'VIII esecutivo allargato dell'IC. Nel luglio il centro estero del partito fu spostato a Lugano e nel 1928 venne trasferito a Basilea, dove in gennaio si svolse la II conferenza nazionale del PCd’I. Nel luglio si trasferì a Mosca dove partecipò al VI congresso dell'IC.
Nel gennaio 1929 fu arrestato ed espulso dalla Svizzera. In luglio, prese parte al X esecutivo allargato dell'Internazionale comunista. Nel 1931 partecipò al IV congresso del PCd’I. Nel settembre 1934 fu eletto nel segretariato dell'Internazionale e preparò con Dimitrov il VII congresso.
Da ottobre a dicembre fu in Francia e in Belgio per organizzare gli aiuti alle vittime della reazione in Spagna e per seguire da vicino gli sviluppi della politica di fronte unico e fronte popolare in Spagna. Dal gennaio all'aprile del 1935 tenne a Mosca le Lezioni sul fascismo. Nel luglio al VII congresso svolse una delle due relazioni generali, sul II punto all'ordine del giorno. La permanenza a Mosca fu interrotta da due viaggi in Spagna nel luglio del 1937 e dal settembre 1937 al 1939. In seguito alla sconfitta della Spagna repubblicana, riparò avventurosamente prima in Algeria e quindi in Francia, dove pose a capo del centro estero del partito Agostino Novella, Umberto Massola, Antonio Roasio ai quali si aggiunse in seguito Celeste Negarville.
Il 1° settembre venne arrestato a Parigi e rimase in carcere, sotto falso nome, per sei mesi. Scarcerato, raggiunse alcune settimane dopo l'Unione Sovietica. Il 29 giugno 1941, con il nome di Mario Correnti, cominciò da Mosca le trasmissioni radiofoniche destinate all'Italia. Il 27 marzo 1944 sbarcò a Napoli, tornando in Italia dopo 18 anni di esilio, e promosse la svolta di Salerno. Il 22 aprile divenne ministro senza portafoglio del nuovo governo Badoglio. In giugno uscì il primo numero di «Rinascita» rivista di cui fu direttore fino alla morte.
Dopo la liberazione di Roma, il 18 giugno fu confermato ministro senza portafoglio nel primo governo Bonomi, fu poi vicepresidente del Consiglio nel secondo governo Bonomi. Dalla metà di giugno ai primi di dicembre del 1945 fu ministro di Grazia e giustizia nel governo Parri. Dal dicembre al 1° luglio del 1946 ricoprì lo stesso incarico nel primo gabinetto De Gasperi.
L'8 agosto fu nominato segretario generale del PCI, carica formalmente vacante dall'arresto di Gramsci. Il V congresso nazionale del PCI lo confermò segretario generale del partito. Nelle elezioni del 2 giugno 1946 fu eletto all'Assemblea costituente. Alle elezioni politiche del 18 aprile 1948, che segnarono la sconfitta del Fronte popolare, fu eletto alla Camera nella circoscrizione di Roma. Venne confermato in tutte le successive legislature, ricoprendo sempre la carica di presidente del gruppo parlamentare comunista.
Il 14 luglio 1948 fu gravemente ferito all'uscita della Camera dei deputati, dallo studente siciliano Antonio Pallante. In questo anno sotto la sua supervisione cominciò la pubblicazione dei quaderni del carcere di Gramsci.
Il 17 dicembre 1950 si recò a Mosca dove rifiutò la richiesta di Stalin di trasferirsi a Praga per divenire segretario del Kominform. Nella seduta del Comitato centrale del 14 marzo 1956 riprese i temi della destalinizzazione, già trattati da Krusciov durante il XX congresso del Partito comunista dell’Unione sovietica - PCUS tenutosi a Mosca nello stesso anno, ma tacque sul «rapporto segreto». Sulla genesi e le degenerazioni dello stalinismo tornò a giugno nell'intervista concessa a «Nuovi argomenti».
In dicembre con la relazione all'VIII congresso nazionale rilanciò la via italiana al socialismo.
Nel 1960 pubblicò negli Annali Feltrinelli La formazione del gruppo dirigente del PCI nel 1923-1924. Nel 1962 trasformò «Rinascita» in settimanale. Il 13 agosto 1964, mentre visitava il campo dei pionieri di Artak nei pressi di Jalta, fu colpito da emorragia cerebrale. Morì il 21 agosto e i funerali si svolsero a Roma il 25 agosto.