在莫斯科留学时，蒋经国把邓小平看成“大哥”、“学长”。邓小平对蒋经国也留下了较好的印象，他曾回忆说，蒋经国在这所大学里“学得不错”。当邓小平与国民党右派同学谷正鼎、谷正纲、邓文仪辩论时，蒋经国往往站在邓小平一边，国民党右派同学为此十分恼怒，常常责问蒋经国：“经国，你是吃国民党的饭，还是吃共产党的饭？”蒋经国毫不犹豫地说：“我是吃苏联的饭！”
1926年3月20日，蒋介石策划了“中山舰事件”，逮捕了中共党员李之龙，扣留了中山舰及其他海军舰只，包围了省港罢工委员会驻地和苏联顾问的办事处，拘捕黄埔军校及第一军中共党员四十多人。“中山舰事件”的消息传到莫斯科，引起了中山大学学生的无比愤恨。学生们对蒋介石口诛笔伐，蒋经国也成为众矢之的。他感到很委屈，就去找邓小平。邓小平严肃地说：“一、广州‘三·二0’事件，说明你父亲是站在反共、反人民立场上的，是破坏国共合作的严重的政治事件，同学们对他的谴责和声讨是理所当然的；二、我们中国人的家庭观念很重，由于你父亲的缘故，有这个家庭背景，同学们对你有看法也是可以理解的；三、一个人的出身和家庭是不能选择的，但每个人的路是靠自己走的。今天你向组织上汇报，说明你是相信组织的，组织上也就认真地告诉你，要和你父亲的错误划清界线，真诚地站在无产阶级一边，用自己的行动向组织和人民作一个满意的回答。”
邓小平的这番谈话，使蒋经国感到，邓小平不但原则性很强，并且很有人情味，是个值得信赖的人。从此，他对邓小平便更加肃然起敬了。
由于国内革命形势的迅猛发展，党内需要大批德才兼备的干部回国工作，邓小平在莫斯科中山大学不到一年，也就是1926年底，便奉命回国参加国内革命斗争。
一个星期之后，蒋经国才得悉邓小平已归国。根据当时的组织纪律，他没能给邓小平送行。为此，他感到万分惆怅和无可奈何。
1927年，就在蒋经国即毕将业之际，蒋介石发动了“四。一二”反革命政变，以残酷手段清除党内的赤色势力，中国革命阵营瞬间天地变色。消息传到莫斯科，中山大学的学生们举行了抗议集会，很多学生都发表了激情洋溢的演说，他们义愤填鹰地痛斥上海的“四。一二”政变和蒋介石。蒋经国当时是中国社会主义青年团团员，也是登台演讲的学生之一。
他在会上说：“我在这里不是作为蒋介石的儿子，而是作为中国社会主义青年团的儿子来讲话的。”在一次全校性的声讨大会上，蒋经国跳到了主席台上，振臂用俄语高呼：“打倒蒋介石！”“打倒反革命蒋介石！”蒋经国还满腔怒火，公开发表一篇措词激烈的声明：“革命是我所知唯一的任务，我愿意为革命赴汤蹈火……”并声明要和他父亲蒋介石划清界线。
莫斯科中山大学的国民党员全部被遣送回国。蒋经国被作为人质留在苏联。1927年后，蒋经国被选入培训红军干部的列宁格勒中央军政学院深造，1930年以全班第一名的优异成绩毕业，他的毕业论文探讨游击战争。
蒋经国担任过东方劳动者共产主义大学的共青团书记和托尔马乔夫军政大学的团委委员。1930年2月，他被接纳为联共（布）预备党员。1936年11月，蒋经国被批准为正式党员。
1936年12月“西安事变”后，国共两党开始了第二次合作。1937年初，经斯大林同意，周恩来安排蒋经国携苏联妻子安娜回到了中国。
