1920年初，杨昌济不幸病逝，杨开慧回到湖南长沙。同年8月，毛泽东在长沙成立文化书社，杨开慧予以资助并参与书社活动。1920年冬，杨开慧加入了中国社会主义青年团，成为湖南第一批团员。就在这时，她和毛泽东在长沙举行了简朴的婚礼，结为革命伴侣。

　　1922年，杨开慧加入中国共产党。同年，毛泽东在湖南建立了中共湘区委员会，任区委书记，杨开慧负责区委的机要和交通联络工作，身兼秘书、机要、文印、联络、总务等多种职务，成为毛泽东的得力助手。

　　1923年4月，毛泽东到上海党中央工作。杨开慧带着毛岸英和毛岸青也来到上海，协助毛泽东开展工作，并同向警予一起组织女工夜校。

　　1925年2月，杨开慧随毛泽东回到韶山开展农民运动，协助毛泽东创办农民夜校并担任教员。同年12月，杨开慧离开韶山转往广州协助毛泽东收集、整理资料，编写文稿，负责联络工作。

　　1927年初，毛泽东对湖南农民运动进行考察，杨开慧把大量的调查资料进行分类整理，工整地抄写下来。

　　大革命失败后，毛泽东按照党的八七会议指示领导湘赣边界秋收起义，杨开慧带着三个孩子回到长沙板仓开展地下斗争。

　　1930年10月，杨开慧被捕。敌人逼问毛泽东的去向，要她公开宣布与毛泽东脱离夫妻关系。杨开慧坚定地说，“牺牲我小，成功我大”，“要我和毛泽东脱离夫妻关系，除非海枯石烂！”

　　1930年11月14日，杨开慧就义于长沙浏阳门外识字岭，年仅29岁。