济南地委去北京听取李大钊的报告。归途中在天津饭店受到孙中山的接见，并被孙中山委任为国民会议宣传员特派员。其间，他正确地贯彻执行党的方针，积极建立与发展国共合作的革命统一战线，并利用国共合作的有利形势，积极扩大共产党的影响 ，建立党的组织，使山东党的工作迅速发展。
长期的忘我工作和艰苦生活，使他患了肺结核。1925年春节前夕，在济南与反动的基督教徒连续进行3天大辩论，因疲劳过度吐血晕倒，住进医院治疗。时值国民会议促成会和工人运动蓬勃开展之际，尽美心急如焚，毅然出院，抱病赴青岛投入战斗，广泛联系群众，到处开会演讲。在他的艰苦努力下，迅速成立了青岛国民会议促成会。2月，正式成立中共山东地方执行委员会。期间，他与邓恩铭一起领导胶济铁路全线和四方机厂工人大罢工，并取得胜利，成立了胶济铁路总工会。3月1日，他与王哲一起去北京参加国民会议促成会全国代表大会，并于3月12日参加了孙中山先生的葬礼。4月又去青岛与邓恩铭一起领导青岛纱厂工人第一次联合大罢工，迫使日本资本家签定了9项复工条件。同年6月，因肺病复发，在组织的安排下回到故乡养病，受到亲人、邻居、同学、故友无微不至的关怀和照顾。后因病重转到青岛医院治疗。
病危期间，他请青岛党组织负责人笔录了他的遗嘱：“希望全体同志要好好工作，为无产阶级及全人类的解放和为共产主义的彻底实现而奋斗到底。”1925年8月19日逝世，终年27岁。
王尽美同志逝世后，青岛党组织及在青工作的战友为他举行了追悼会，党组织负责人宣读了他的临终遗嘱。嗣后，派人把他的灵柩送回大北杏村安葬在村东南的枣行墓地。1959年，中共山东省委和山东省人民政府将王尽美遗骨迁到济南英雄山（四里山）烈士陵园。1971年中共诸城县委在大北杏村前的乔有山上修建王尽美烈士纪念馆。尽美同志的故居被列为省重点文物保护单位加以保护。1992年，中共诸城市委和市人民政府新建了王尽美烈士纪念馆，陈云同志题写了馆名。1992年，***同志在诸城为王尽美烈士题词：“丹心常在，浩气永存！”