1843年10月，馬克思應《德法年鑒》創辦人盧格的邀請，攜新婚妻子離開德國，移居巴黎，籌備出版《德法年鑒》雜誌。從這時起，馬克患開始了漫長的顛沛流離的生活。
法國是一個富於革命傳統的國家。馬克思到巴黎後，積極參加法國工人的集會，了解法國工人階級的鬥爭狀況，同法國工人運動領袖和正義者同盟的領導成員建立了密切聯係，還結識了流亡在法國的各國革命家。巴黎的鬥爭生活促進了他向科學共產主義的轉變。馬克思在1844年2月出版的《德法年鑒》上發表了兩篇重要文章：《論猶太人問題》和《黑格爾法哲學批判導言》。前一篇闡述了政治解放和人類解放，亦即資產階級革命和社會主義革命的根本區別；後一篇指出了隻有無產階級才能推動和實現人類的徹底解放，闡明了對舊世界進行“武器的批判”和先進理論具有巨大革命作用的思想。這些觀點表明馬克思已轉向唯物主義和共產主義。
在巴黎期間，馬克思進行了緊張的理論研究工作。他埋頭鑽研了資產階級經濟學家特別是英國古典經濟學家亞當·斯密和大衛·李嘉圖的勞動價值論，聖西門、傅立葉、歐文等人的空想社會主義學說和空想共產主義者的思想，以及複辟時代的法國曆史學家的著作。他在《1844年經濟學哲學手稿》中批判了資產階級經濟學家的觀點，運用黑格爾的異化理論詳細分析了資產階級社會中的異化勞動和人的異化，揭示了資本主義私有製下資本與雇傭勞動的對抗和勞動者的非人地位，指出了共產主義就是要廢除私有製、消滅人的異化，強調用“現實的共產主義行動”來消滅現實的私有製。
1844年8月，恩格斯從英國來到巴黎，拜訪了馬克思。這是一次曆史性的會見，從此，他們開始了前無古人的偉大合作。他們合寫了《神聖家族》。這部著作從唯物主義和唯心主義兩派鬥爭的角度分析了17世紀至19世紀上半葉的哲學史，著重批判了青年黑格爾派的主觀唯心主義，也批判了黑格爾的客觀唯心主義，第一次提出了“曆史活動是群眾的事業”這個重要原理，論證了無產階級由於自己的經濟地位和社會地位而必然肩負的解放人類的曆史使命。
由於把全部精力都用於革命事業，馬克思一家常靠典當與借債過日子。在巴黎期間，馬克思一度家徒四壁，一貧如洗，隻得將夫人燕妮的陪嫁——一套刻有阿蓋爾爵徽的銀器送進當鋪。鋪主認出爵徽，又見馬克思衣著寒酸，竟以為他是小偷，報告了警察局。
1845年1月，馬克思被法國政府驅逐出境，來到布魯塞爾。他開始批判費爾巴哈唯物主義的局限性，寫了《關於費爾巴哈的提綱》，著重闡明了實踐在社會生活中以及人的認識中的作用，指出實踐是檢驗人的思維的真理性的標準。這個提綱是“包含著新世界觀的天才萌芽的第一個文件”。接著，他又同恩格斯合寫了《德意誌意識形態》。這部著作第一次係統地闡明了唯物主義曆史觀，一書中科學地論證了物質資料的生產是社會存在和發展的基礎，社會存在決定社會意識，生產關係必須適合生產力的發展等一係列基本原理。唯物史觀是恩格斯肯定的馬克思的兩個偉大發現之一。
馬克思在為無產階級製定科學世界觀的同時，還為創立無產階級政黨而積極作思想準備和組織準備。1846年初，他和恩格斯一起建立了布魯塞爾共產主義者通訊委員會，在工人中傳播科學社會主義理論。1847年初，馬克思和恩格斯應邀參加了德國工人的秘密組織正義者同盟，並積極參加了同盟的改組工作。在6月召開的，同盟第一次代表大會上，正義者同盟改名為共產主義者同盟。1847年11月，馬克思親自出席了共產主義者同盟第二次代表大會，並受大會委托與恩格斯共同起草同盟的綱領。這就是1848年2月正式發表的《共產黨宣言》。
1848年，革命風暴席卷歐洲大陸。3月初，馬克思被比利時當局驅逐出境，再次來到巴黎。他立即著手建立共產主義者同盟新的中央委員會，並當選為主席。德國三月革命爆發後，馬克思和恩格斯擬定了行動綱領：《共產黨在德國的要求》。4月初，他們返回德國，直接參加革命。6月，馬克思創辦了《新萊茵報》。馬克思通過報紙宣傳革命思想，指導德國人民同封建專製製度作鬥爭，揭露自由主義者的妥協和叛賣行為，還通過報紙同各國民主派建立廣泛聯係，聲援各國人民的鬥爭。
革命失敗後，馬克思流亡到倫敦，在這裏長期定居。在馬克思漂泊不定的歲月裏，燕妮始終與他相伴，他們已從親密的伴侶成為患難與共、誌同道合的戰友。