离开寿县的潘琰和同学们组成了担架队和宣传队，先后到了台儿庄、大别山和湖北罗田县，一路听百姓讲了许多和红军有关的故事。在罗田，共产党领导下的青年秘密组织“抗日民族解放先锋队”在担架队中暗地里动员青年，对共产主义向往已久的潘琰作为青年骨干，加入“民先”组织，接触到了《共产党宣言》等书籍。
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1938年10月，担架队撤到武汉后遭到日军袭击，许多同学牺牲了。面对回家还是继续抗日的选择，潘琰在家信中写到：“不止一次有同志悄悄转述沦陷区的状况，都说共产党领导的八路军打得好，他们说真正抗日的是共产党，号召大家去延安。我现在明白，要为抗战贡献力量，为自己的理想找到出路，必须找到共产党。”
然而，潘琰和同学们去延安的计划遭遇了意外。国民党为了阻止青年学生去延安，封锁了道路。潘琰听说湖北建始县有地下党组织，便去报考了建始女子师范。
1939年，潘琰在学校后山树林中进行了入党宣誓仪式，正式加入了共产党领导的地下党支部，并担任宣传委员，而与她并肩作战的组织委员，正是闻一多的侄女闻立玲。
党支部的行动受到了学校的严密监视，1940年夏，国民党在开始鄂西大规模逮捕共产党员，女师党支部接到命令，潘琰被列入了国民党逮捕名单。当夜，潘琰和女师所有党员一起撤离到重庆，潘琰改名潘虹，开始在中学和工厂继续宣传共产主义思想。
1944年初，潘琰再次被列入逮捕黑名单，被迫来到昆明。在西南联大，她发现这里聚集着许多着名的教授，民主风气较盛，便希望能把共产主义的思想在校园里传播。当年夏天，潘琰参加了西南联大的入学考试，并成功考入师范学院。
在学校，潘琰的生活非常艰苦，和重庆地下党支部也失去了联系。同届的彭允中在1990年出版的着作《黎明前后》一书记载着：“潘琰终年穿着一件普通的旧旗袍，冬天加上仅有的一件粗毛线衣，脚上总是最便宜的青年袜，衣着朴素到了寒伧的地步。她没钱买饭，就每天到师院的厨房里，捡大锅上的锅巴吃。”
潘琰在西南联大的艰苦生活，弟弟潘玉琛也印象深刻。他告诉记者：“有一年二姐来信，说坐在漏雨的教室听课，冬天太冷，请家里寄一件棉袍给她。母亲边流泪边打包把家里的衣服寄过去，可能因为战乱，二姐来信说没收到。”
