1926年春,季步高转到中华全国总工会省港罢工委员会工人纠察大队,专门负责训育处工作。期间,他积极协助2000多人的工人武装进行培训,负责讲授《社会进化史》《共产主义ABC》等革命理论课程,同时协助编辑出版罢工委员会的机关刊物《工人之路》。
1927年4月12日,蒋介石在上海制造了四一二反革命政变。广东的国民党右派遥相呼应,于4月15日在广州开始反革命大屠杀。季步高等率领纠察队进行反击,但由于敌众我寡,纠察队被迫转入地下。
1928年4月13日,季步高当选为中共广东省委候补委员,并继续在广州开展地下工作。7月,去香港向省委汇报和请示工作时,不幸被港英当局逮捕,遂被引渡回广州反动当局。
在狱中,他受尽了敌人的残酷刑讯和拷打折磨,但他视死如归,始终保持了共产党员宁死不屈的崇高气节。
1928年冬,季步高就义于广州红花岗,牺牲时年仅22岁。