《淞沪停战协定》签署后，十九路军被调往福建"剿共"，蒋光鼐对南京政府坚持推行"攘外必先安内"的做法深感失望，曾一度愤而返回家乡，决心不问政事。后蔡廷锴代表十九路军全体官兵从福建赶至虎门南栅蒋家中再三力劝，并以矢职相激，才改变初衷，返闽任绥靖主任，不久改任福建省政府主席。1933年春，他认为只有走联共抗日的道路，才符合十九路军广大官兵不想继续打内战的愿望，才能挽救十九路军本身。于是，就向红军前线指挥员表示原意和谈，并派人携信进入苏区，与在延安西南的王台风彭德怀沟通双方的联系。同年9月，他又派人到江西苏区首府瑞金与中共中央领导人进行商谈，达成了十九路军的防线和福建政府与苏区政府划界的协定。以后双方又互相派出代表，就采取同盟行动和物品交换事宜，作了进一步的商谈。十九路军与中央红军签订停战协定，在国民党军队中是首例，蒋光鼐从此走上了与中国共产党合作的道路。

    1933年11月，蒋光鼐主动放弃福建省政府主席职务与李济深、陈铭枢、蔡廷锴等成立福建人民政府，任人民政府委员兼财政部长。事变爆发后，南京派出10个师的嫡系部队分三部入闽，向福建人民政府大举进攻。面对强敌压境，蒋光鼐因福州无险可守，建议放弃福州，扼守闽南，但不为领导群所接受。后敌军有一部分由延平渡过闽江，企图断绝十九路军的给养，领导群又认为形势不利于城战，又把刚调到福州的主力南撤。但蒋光鼐认为在此形势下不应南撤，而应把主力向闽东出浙江，乘敌后方之空虚直捣沪杭，又不为领导群所接受。再加上历史上的其他一些原因，终于使曾经像春雷般的发过巨响的福建人民政府运动，只坚持了50多天，便烟消去散，黯然消失了。曾在"一·二八"淞沪事变中英勇抗击日本侵略军而驰名中外的十九路军，也因为起义的失败而被收买、包围、收编、缴械，宣告彻底瓦解。

    起义的失败，无疑使他在精神上受到了很大的打击，但他并没有因此而情绪低落、灰心丧气，反而以更加饱满的激情，投身于新的革命运动。1935年7月，他与李济深、陈铭枢、蔡延楷等成立"中华民族革命同盟"，发表了成立宣言，曾任代主席的职务。该组织办有《大众报》、《民族战线》、《大众动向》等报刊。为解决同盟会的经济困难，他毫不犹豫地卖掉了界限街的住宅，把卖屋所得的钱作为同盟会的经费。 
    1937年"七·七"芦沟桥事变后，抗日全面爆发、抗日民族统一战线形成。蒋光鼐即会同"中华民族革命同盟"的其他领导人共同研究，决定自行解散该组织，团结御侮，共赴国难。同年8月，他返回东莞，在莞城袁(崇焕)督师委员会"，亲自任主任委员，组织成立各县抗日团，并办军事培训班，为各县民众抗日自卫团培训骨干。9月，出任国民政府军事参议院上将参议。

    1938年，蒋光鼐任第四战区参谋长。1940年，第四战区迁桂林，改任第七战区副司令长官，率部在韶关、曲江、南雄一带与日寇作战，屡挫顽敌。在此前后，蒋介石几次商请请他出任广东省政府主席，均为他所拒绝。

 

    抗日战争胜利后，蒋光鼐坚决反对南京政府独裁、发动内战的行动。他与李济深、何香凝、蔡廷锴等人一起先后发起筹建了中国国民党的反对派组织-----中国国民党民主促进会，中国国发党革命委员会，公开举起反帝、反独裁的发族、民主旗帜，提出建设建设"独立、民主、幸福之新中国"。1948年，这两个组织分别发表声明，拥护中国共产党在纪念"五·一"节口号中所提出的号召，迅速召开由各民主党派、人民团体和社会贤达参加的新政协会议，讨论并成立联合政府。这两个组织的活动，壮大了民主运动，政治影响很大，蒋光鼐积参与了这些活动。