1918年7月，颜昌颐从明德中学毕业。正当他为前途茫茫而苦闷的时候，传来了赴法勤工俭学的消息。当时，毛泽东和蔡和森组织的“新民学会”在湖南发动的赴法勤工俭学活动在青年学生中造成了很大的声势和影响，颜昌颐欣喜地投入了赴法勤工俭学的行列。由新民学会安排，他进入河北保定育德中学的留法预备班。经过一年多时间的法语补习，颜昌颐登上了司芬克司号轮船。

经过三十五天的漫长航程，颜昌颐和一百多名勤工俭学学生抵达法国马赛港。由华法教育会安排，颜昌颐进入巴黎市郊的旺多姆公立中学半工半读。当时，正值第一次世界大战结束不久，法国经济凋敝，满目疮痍，待业、失业人数剧增，勤工俭学学生的工作之难更是可以想象的。为了糊口，颜昌颐等学生什么苦力活都肯干，他们运过煤炭，扛过硫酸，抡过铁锤，扫过马粪。就是这样的脏活累活，还不是经常能找到的。他们吃的是土豆，住的是帐篷，睡的是地铺。艰苦的劳动和极端的贫穷，在一年之中夺走了六名勤工俭学学生的生命。但这一切都不能动摇颜昌颐等人追求真理的决心。他们利用一切时间刻苦学习法语，学习马克思主义的理论。1920年6月，颜昌颐出席以“新民学会”会员为主的慕达尼会议。会上，颜昌颐提出赞成信仰马克思主义和走俄国十月革命道路的主张。同年8月，他成为工学世界社的成员和重要骨干。

1921年1月，华法教育会经费入不敷出，遂向留法勤工俭学学生发出“对于俭学生及勤工俭学生，脱卸一切经济上的责任，只负责精神上的援助”的通知。这一决定，顿时使一大批靠华法教育会借贷维持最低限度生存的学生断了生计。据当时《申报》报道：“留法勤工俭学生1500余人，在厂做工者，不过300余人，其余十分之七八，竟候至数月之久，尚不能得一工作。”这一条最后的生路也被截断，勤工俭学生们不是走投无路了吗?1月23日，留法各地勤工俭学生代表经过串联于巴黎集会，决定以“争取生存权、求学权”为口号，选出六名代表向北京政府要求解决学生的生活待遇。因中国政府驻法公使馆馆员傲慢无理，拒绝谈判，交涉失败。数百名留法学生群情激怒，忍无可忍于2月28日，包围了中国北京政府驻法公使馆，并举行了游行示威。最后迫使驻法公使馆发放了部分维持费。颜昌颐是这一活动的积极参与者。

同年9月，里昂中法大学落成。该校本是中国各省与法国知名人士通过募捐告示途径筹集起资金，专为勤工俭学生办的。可是校长吴稚晖一面排斥业已在法的勤工俭学生入学，一面却另在国内招募富家子弟进校。勤工俭学生被迫背水一战，在蔡和森、赵世炎等领导下，组成一百多人的先发队，毅然进占里昂中法大学。结果“先发队”队员均遭法警逮捕，关进法国兵营。在兵营中，颜昌颐与同学们为抗议法国当局虐待被捕学生而进行了绝食斗争。二十多天后，法国政府将学生们强行遣送回国。颜昌颐就这样被中止了留法勤工俭学生活。

1921年底，颜昌颐与张昆弟等六人经香港到达上海。1922年颜昌颐经邓中夏、陈为人介绍，加入了中国共产党。1923年10月，颜昌颐由党组织安排，与陈毅、贺果等被驱逐回国的勤工俭学生进了北京碧云寺的中法大学学习，并担任中共中法大学党支部负责人。陈毅、贺果等人都是由他介绍，从中国社会主义青年团转入中国共产党的。1924年9月，颜昌颐从中法大学结业。由中共上海党组织介绍，与贺果等赴莫斯科，进入东方劳动者共产主义大学学习。为了培养军事干部，1925年2月颜昌颐与叶挺、聂荣臻等二十多人被抽调入苏联红军学校中国班学习和训练，8月底，由于国内革命斗争形势发展的需要，颜昌颐与军事班的同学们奉调回国。9月到上海，颜昌颐立即投入筹建中共中央军事部的工作。

1926年3月，受中共中央军事部（后改称中共中央军委）派遣，颜昌颐回湘到长沙，负责中共湖南区委军事部的工作。在他的领导下，军事部成功地策反了安乡驻军宋湘涛团投向北伐军和劝说时任澧州镇守使的贺龙部队归向国民政府。军事部又大力发动工农群众，在设立兵站，组织交通队、运输队等帮助北伐军搞好后勤工作的同时，还组织了侦察队、冲锋队等与北伐军协同作战。在中共湖南区委的合力支摇下，北伐军在湖南连战皆捷，势如破竹，给全国人民以极大的鼓舞。

颜昌颐一向孝敬父母，但此次回湘，因身负重任，公务繁忙，他始终抽不出时间回乡探望父母。其时，他的母亲已卧病在床多年，父母思儿心切，多次写信催他回乡。为了不影响革命工作，颜昌颐只得写信告慰父母“儿远离家，久未归来，不能奉侍左右，承欢膝下，劳高年父母日夜悬念，屡信催归，儿以私情理应从命，以叙天伦之乐，全力为社会，一心报国家，难顾个人与家庭。望我双亲大人，明大义，顾大局，体验时艰，以国事为重，以人民利益当先，勿以儿为念也。侍奉之责，望我兄弟为我代之。”在国与家、公与私无从两全之际，他舍家为国，克己奉公。是年9月底，在完成了赴湘使命之后，颜昌颐奉调回上海中共中央军事部工作。1926年10月至1927年3月，在上海工人第二次和第三次武装起义中，颜昌颐作为上海区委军事委员会和军委特别委员会成员，协助周恩来和赵世炎做了大量的工作。

1927年四一二反革命政变爆发后，颜昌颐处变不惊，协助周恩来处理好工人纠察队的各项善后事宜后，赴武汉。七一五反革命政变后，中共中央临时政治局常委决定发动南昌起义，以武装斗争反抗国民党反对派的血腥暴行。颜昌颐奉命与聂荣臻、贺昌等赴江西省九江工作，策应南昌起义。

1927年10月，南下的南昌起义部队在广东潮汕地区遭敌重兵包围，激战失利，损失惨重。在原第十一军二十四师七十团团长董朗的领导下，第二十四师残部一千二百多人撤退到海陆丰地区。党组织决定派颜昌颐去加强对这支部队的领导。针对当时部队处境困难、思想混乱、情绪悲观的情况，颜昌颐在深入部队做思想工作的同时，与董朗领导了对部队的改编，成立了工农革命军第二师第四团，不久又扩编为工农革命军第二师，董朗任师长，颜昌颐任党代表。在此期间，第二师在东江地区打了多次胜仗，极大地鼓舞了当地人民的革命斗志。中共广东省委对此褒扬道：“使本党旗帜飞扬于海陆丰、紫金县境，数十万穷苦农民同得兴起为铲除豪绅地主之奋斗。”而各县的国民党政府则纷纷惊呼：“共党革命现在愈闹愈凶，日甚一日。”11月18日在颜昌颐、董朗率领的第二师的配合下，彭湃领导的海陆丰农民起义军在占领海丰、陆丰县城后，召开工农兵代表大会，宣告海丰县工农兵苏维埃政府成立。颜昌颐参加了大会，并在大会的闭幕式上代表第二师官兵发表演说。

此后，在海陆丰地区革命武装与反革命武装反复多次的激战中，颜昌颐两次身负重伤。1928年7月，中共广东省委决定送颜昌颐去香港治疗。不料，由于香港的中共广东省委机关地址发生变化，颜昌颐与党组织失去了联系，于万不得已之中，入香港难民收容所存身。11月，颜昌颐历经千辛万苦，辗转回到上海。在上海，他拖着病体在街头踯躅月余，才侥幸找到党中央。在党中央的关怀下，他立即住院治疗。大病初愈，他就要求工作，被任命为中央军委委员兼江苏省军委秘书。这时，彭湃也从海陆丰到上海，患难战友，劫后重逢，彼此都感到分外亲切，他们又开始并肩战斗在新的工作岗位上。

1929年8月24日下午，颜昌颐与彭湃等在上海新闸路经远里12号开会。由于叛徒白鑫的告密，与会者被公共租界新闸武装巡捕与国民政府上海公安局包探的逮捕，后被引渡到国民政府上海市公安局，又再被转至国民政府淞沪警备司令部看守所。此时，在上海主持中央军委工作的周恩来得知消息后，立即制定并亲自参与了武装营救的计划，但营救计划失败。

在狱中，颜昌颐表现了共产党人的钢铁意志和高贵品质，在龙华淞沪警备司令部看守所中，颜昌颐和彭湃等人一起向难友和国民党士兵进行革命宣传，听者无不动容。

1929年8月30日颜昌颐和彭湃、杨殷、邢士贞一起英勇就义。颜昌颐等人遇害后，中共中央即发表抗议文章，强烈谴责中国国民党的反共行为。1929年9月30日，中共中央机关报《红旗日报》发表《颜昌颐同志事略》，介绍烈士生平。1930年8月30日周恩来在《红旗日报》上发表《彭、杨、颜、邢四同志被敌人捕杀经过》，指出：“彭湃、杨殷、颜昌颐、邢士贞四烈士的牺牲是中国革命、中国共产党之很大损失！”沉痛悼念烈士们的英勇牺牲。