В мае 1917 года И. Броз сбежал в Петроград. Нанявшись на работу на Путиловский завод, он вместе с другими рабочими участвовал в июльской демонстрации против Временного правительства. Решив под влиянием этих событий «отправиться домой делать революцию», И. Броз предпринял попытку выехать через Финляндию на родину. Однако под Улеаборгом (ныне — Оулу) его схватила полиция и отправила обратно в Петроград, где его заключили в Петропавловскую крепость. Отсидев там три недели, он был выслан в Сибирь. О том, что в Петрограде произошла социалистическая революция, И. Броз узнал в пути. По прибытии в Омск И. Броз вступил в конце октября 1917 года в Красную гвардию, в ее интернациональный отряд. В нем он прослужил несколько месяцев, участвовал в боях против колчаковцев. «В то время, так было принято, — писал И. Броз Тито в своих воспоминаниях, — я подал заявление с просьбой принять меня в советское гражданство и в Большевистскую партию». Скрываясь от колчаковских ищеек, И. Броз устроился на работу механиком на паровой молотилке в деревне Михайловке, расположенной в 70 км от Омска. В этой деревне он познакомился в конце 1917 года с Пелагеей, дочерью крестьянина Дениса Белоусова, на которой в следующем году женился.
Он часто бывал в Омске, работал агитатором, активно участвовал в революционной работе. В партию его приняли ориентировочно в феврале или марте 1920 года. С освобождением Омска Красной Армией Иосип Броз поселился в этом городе. Узнав из омских газет о ширившемся под воздействием Великого Октября революционном брожении на родине, он решил вернуться домой.
В начале ноября 1920 года Иосип Броз с женой прибыли в Загреб. Пелагея родила ребенка, который, однако, умер во время родов. И. Броз приступил к работе в механической мастерской Филипа Баума. Вступив в загребское отделение Союза рабочих-металлистов, он активно борется за права трудящихся, разъясняя причины тяжелых условий жизни и труда простых людей, национального гнета и неравноправия.
В конце января 1921 года И. Броз переехал в село Велико Тройство, недалеко от города Беловара (Хорватия), где вместе с Пелагеей Броз они прожили четыре года. 24 декабря 1921 года у них родилась дочь, которую назвали Златицей. Родившемуся 17 ноября 1922 года сыну дали имя Хинко. Но вскоре их постигает большое горе: через семь дней после рождения умирает Хинко, а вслед за ним скончалась от дифтерии дочь Златица. Появившийся на свет 2 февраля 1924 года сын Жарко стал любимцем семьи.
Взятый на заметку полицией руководитель загребских коммунистов И. Броз вынужден был скрываться под разными псевдонимами, меняя в конспиративных целях квартиры.
Тем не менее его неоднократно арестовывают. Наконец 21 февраля 1929 года его осуждают на пять лет и семь месяцев каторги. Однако он провел в тюремных застенках в общей сложности шесть лет: вначале находился в течение двух с половиной лет в хорватской тюрьме в Лепоглаве, а затем в словенской тюрьме в Мариборе. Пелагея Белоусова-Броз вместе с сыном Жарко в уехала в Москву.
Выйдя в марте 1934 года на свободу, И. Броз активно включился в подпольную работу по возрождению партийных организаций. На IV партийной конференции КПЮ, состоявшейся в декабре 1934 года, его избрали в высший орган партии.
Твердо отстаивая необходимость консолидации рядов партии, И. Броз 2 августа 1934 года написал в ЦК КПЮ докладную записку, которую впервые подписал псевдонимом Тито, ставшим с тех пор составной частью его фамилии. Разъясняя смысл этого псевдонима, И. Броз сказал 14 октября 1946 года в ответ на вопросы американских журналистов: «Это моя подпольная фамилия… Тито в хорватском языке является одной из фамилий и не имеет никакого другого значения». В конспиративных целях он пользовался и другими псевдонимами.
18 сентября 1935 года Политбюро ЦК КПЮ рекомендовало его политическим референтом в Балканский секретариат Коминтерна. В Москву Иосип Броз прибыл 21 февраля 1935 года из Праги с австрийским паспортом на имя Йозефа Гофмахера. Сотрудники Коминтерна знали его как Фридриха Фридриховича Вальтера. Этим псевдонимом он подписывал документы, которые представлял в Коминтерн.
11-летнего сына Жарко Иосип Броз обнаружил в детском доме недалеко от Ленинграда и забрал его к себе в гостиницу. Тито развелся с Пелагеей Белоусовой, а 13 октября 1936 года заключил брак с женой видного деятеля комсомола Германии, осужденного фашистскими властями на 15 лет каторги, Люцией Бауэр (настоящее ее имя Иоганна Кёниг). 21 сентября 1937 года Люция Бауэр была арестована органами НКВД. Жарко Броз был передан на воспитание в специальный детдом для детей сотрудников Коминтерна в город Иваново.
В качестве секретаря югославской делегации И. Броз Тито принял участие с правом совещательного голоса в работе VII конгресса Коминтерна, проходившего в июле — августе 1935 года в Москве в Доме союзов. Здесь И Броз Тито впервые увидел И.В. Сталина. Его поразило то, что за весь месяц работы этого конгресса Сталин появился в президиуме только один или два раза, причем садился за одной из мраморных колонн. «Больше мы его не видели, — говорил И. Броз Тито. — А звали хозяином. Так было принято в то время».
16 октября 1936 года И. Броз Тито по распоряжению Коминтерна выехал на работу в Югославию с задачей «руководить деятельностью партии и нести основную ответственность за новое руководство, которое должно находиться в стране».
На заседании ЦК КПЮ 3 апреля 1937 года, в котором приняли участие Бург (М. Горкич), Тито (Вальтер), Шварц (С. Жуйович) и Руди (Р. Чолакович), была создана специальная комиссия Тито для расследования обстоятельств неудачи с отправкой югославских добровольцев в Испанию. В июле последовал вызов М. Горкича из Парижа в Москву, а в августе 1937 года перестала поступать финансовая помощь Коминтерна.
М. Горкич был отстранен от выполнения обязанностей Генерального секретаря ЦК КПЮ. 17 августа 1937 года Тито взял на себя обязанности оргсекретаря. Оппозиционная И. Броз Тито группа обвиняла его в том, что он отказался очистить руководство КПЮ и его аппарат от сторонников М Горкича, от сомнительных элементов, связанных с полицией. Во время пребывания в Москве осенью 1938 года И. Броз Тито был «буквально на волосок от ареста» в связи с тем, что его противники пытались инкриминировать ему вину за провал операции по отправке югославских добровольцев в Испанию в феврале — марте 1937 года. Таким образом недруги пытались исключить И. Броз Тито из числа претендентов на вакантный пост Генерального секретаря ЦК КПЮ. Не случайно он назвал свое пребывание в Москве «самыми трудными днями в своей жизни», когда у него появилась седая прядь в волосах.
30 декабря 1938 года И. Броз Тито был принят Г. Димитровым. В этой беседе речь шла о программе дальнейшей деятельности Временного руководства КПЮ в стране во главе с И. Броз Тито, которому предоставлялся как бы испытательный срок в три месяца, после чего он должен был вновь приехать в Москву для отчета в Коминтерне о проделанной работе.
На заседании Секретариата Коминтерна 23 ноября 1939 года было признано, что руководство КПЮ своей деятельностью смогло завоевать доверие членов партии. Данное заседание сыграло важную роль в окончательном позитивном разрешении так называемого вопроса о КПЮ, поскольку на нем фактически была не только одобрена деятельность Тито, но и подтвержден его мандат как Генерального секретаря ЦК КПЮ. Тем не менее и в этот приезд ему пришлось заниматься опровержением компрометирующих материалов, подброшенных его недоброжелателями. На этот раз он был объявлен «югославским немцем из Осиека, работавшим в Компартии Германии», и обвинен в троцкистском искажении при переводе им на хорватско-сербский язык IV главы «Краткого курса истории ВКП(б)». Но при обсуждении этого вопроса в Контрольной комиссии Коминтерна была доказана абсурдность обвинения. Неприязнь к Тито его оппонентов проявилась и в том, что они ему стали приписывать «склонность к буржуазным манерам» на том основании, что он носил перстень.
Сформированное И. Броз Тито Временное руководство состояло в основном из молодых, глубоко преданных делу коммунистов. Большинству из них еще не было и 30 лет, но они уже имели за плечами богатый опыт революционной работы. В знак уважения к И. Броз Тито, а также признания старшинства его соратники пользовались в обиходе кличкой «Старик», которая прочно закрепилась за ним на всю жизнь.
После фашистского нападения на Югославию, совершенного 6 апреля 1941 года, только КПЮ заявила о непризнании оккупации и расчленения страны, высказалась за продолжение сопротивления захватчикам.
В ответ на призыв коммунистов под лозунгами «Смерть фашизму — свободу народу», «Братство и единство» по всей стране начали объединяться антифашистские силы, формировались многочисленные партизанские отряды, руководство которыми стал осуществлять созданный 27 июля вместо прежнего Военного комитета Главный штаб народно-освободительных партизанских отрядов Югославии во главе с И. Броз Тито. Вслед за поднявшимися на борьбу 7 июля сербскими партизанами 13 июля восстала Черногория, 22 июля — Словения, 27 июля — Хорватия, а также Босния и Герцеговина и, наконец, 11 октября — Македония.