１９２３年６月，林育南赴广州出席中共三大，８月到南京出席中国社会主义青年团二大，当选为团中央委员、团中央秘书、组织部长，并兼任《中国青年》主编。１９２５年１月起任中共中央职工运动委员会委员，到上海从事工人运动的领导和组织工作。１９２５年７月起任全国总工会上海办事处秘书长。１９２６年９月起任中共湖北区委宣传部部长。１９２７年１月，他参与主持召开湖北省总工会一大，任大会秘书长，被选为湖北省总工会宣传主任。１９２７年４月至５月，他出席在武汉召开的中共五大，被选为候补中央委员，１９２７年６月任全国总工会执委会委员兼秘书长、宣传部部长。
１９２７年大革命失败后，林育南在湖北转入地下斗争，先后任中共湖北省委常委兼宣传部部长、中共湖北省委代书记。１９２７年底赴上海，任中共沪东区委书记。１９２９年１１月在上海参与筹备第五次全国劳动大会，他继续被选为全国总工会执委会委员，任编辑委员会负责人、秘书长，主持日常工作。１９３０年起林育南任全国苏维埃区域代表大会中央准备委员会秘书长。
１９３１年１月１７日，林育南同何孟雄、李求实等在上海被国民党反动当局逮捕。在狱中，林育南经受住了敌人的严刑拷打，宁死不屈，对党忠诚，同敌人进行坚决斗争，保持了共产党员的坚定立场和崇高品格。１９３１年２月７日，林育南与何孟雄等２４位共产党员与革命者，在上海龙华英勇就义，时年３３岁。
