1923年，王尽美根据中共三大决议，以个人名义加入国民党，并于1924年1月出席国民党在广州召开的第一次全国代表大会。12月，又以中共山东省地方执行委员会负责人的身份去北京参加李大钊组织的国民会议运动讲演大会。归途中，在天津饭店受到孙中山的接见，并被孙委以国民会议特派宣传员。这期间，他正确地贯彻执行党的方针，积极建立与发展国共合作的革命统一战线，并利用国共合作的有利形势，积极扩大中国共产党的影响，发展党的组织，使山东党的工作迅速发展。

1925年3月，中共山东地委建立，王尽美等任委员。

长期的忘我工作和艰苦生活，王尽美患上了肺结核病，终于累倒在革命的岗位上。1925年春节前夕，在济南与反动的基督教徒连续进行三天大辩论，因疲劳过度吐血晕倒，进院治疗。时值工人运动蓬勃发展之际，他心急如焚，毅然出院，抱病赴青岛投入战斗。他与邓恩铭一起组织领导胶济铁路全线、四方机厂工人大罢工，并取得胜利，随后成立了胶济铁路总工会。3月12日去北京参加了孙中山先生的葬礼。4月，又去青岛与邓恩铭一起领导青岛纱厂工人第一次联合大罢工，迫使日本资本家签订了九项复工条件。同年6月，因肺病复发，在组织的安排下回到故乡北杏村养病，后因病重又回到青岛医院治疗。病危期间，他请青岛党组织负责人笔录了他的遗嘱：“全体同志要好好工作，为无产阶级和全人类的解放和共产主义的彻底实现而奋斗到底。8月19日，王尽美在青岛医院病逝，终年27岁。

王尽美虽然只活了27年，但他的革命生涯却长达10年，而且是冒着白色恐怖，奔波于全国各地，时刻有被捕甚至牺牲的危险；他忍受着疾病的折磨，宵衣旰食，呕心沥血，鞠躬尽瘁，做出了不朽贡献。他践行了他的志向，尽善尽美尽年华。他是党的一大代表最早辞世的。他像一颗璀璨的流星，虽然短暂，却在广袤深邃的天空划出了一道耀眼绚丽的光芒，将永远闪耀在历史的星空和人民心中。

新中国成立后毛泽东主席在青岛视察工作时，曾特意向山东党的负责同志讲起王尽美，说：“你们山东有个王尽美，是个好同志。”1961年8月21日，董必武去武汉途中，深情地怀念起王尽美，在列车上挥笔写了一首《忆王尽美同志》的诗：“四十年前会上逢，南湖舟泛语从容。济南名士知多少，君与恩铭不老松。”