1926年10月，潘心元主持召开中共浏阳县第一次代表大会，建立中共浏阳县委，任书记。1927年5月21日，马日事变发生，湖南笼罩在白色恐怖之中。潘心元对妻子说：“我的头是钢铸铁浇的，对革命是至死不移的。”“革命不成功，我是誓不罢休的。”

　　1928年，潘心元任湘东特委副书记，带领游击队支持彭德怀等领导的平江起义。1930年2月潘心元当选为红四、五、六军总前委常委，曾任红三军代理政委、红一方面军总前委委员，参加了红军第二次攻打长沙之战。同年9月，由周恩来安排，潘心元赴浙南地区巡视党务工作和军事工作，同时任浙南红十三军政委。

　　1930年12月，因叛徒出卖，潘心元在浙江省玉环县被捕，英勇不屈，壮烈牺牲，年仅27岁。