Sau những năm theo học quốc ngữ ở trường làng, trường huyện, năm 1926, Nguyễn Tiềm thi đậu vào trường Quốc học Vinh.

 

Tại trường Quốc học Vinh, Nguyễn Tiềm được mở mang kiến thức, tham gia các hoạt động yêu nước của hội Phục Việt như: đấu tranh đòi ân xá cho cụ Phan Bội Châu năm 1926, tổ chức truy điệu nhân ngày giỗ cụ Phan Chu Trinh năm 1927. 

 

Cuối năm 1927, Nguyễn Tiềm là một trong ba đoàn viên học sinh đoàn của Hội Hưng Nam được kết nạp vào tổ chức “Việt Nam Thanh niên cách mạng đồng chí hội”. Từ đó, Nguyễn Tiềm càng có điều kiện tìm hiểu sâu hơn về chủ nghĩa Mác Lê nin ra sức tuyên truyền lý tưởng cách mạng vô sản trong hàng ngũ học sinh.

Tháng 6/1929, Tiểu tổ “Hội thanh niên” ở trường Quốc học Vinh do Nguyễn Tiềm đứng đầu được chuyển thành chi bộ của Đông Dương cộng sản Đảng. Nguyễn Tiềm được chỉ định làm Bí thư chi bộ này.

Cuối năm 1929, dưới sự chỉ đạo trực tiếp của Nguyễn Phong Sắc, Tổng sinh hội Nghệ An đựoc thành lập do Nguyễn Tiềm làm Bí thư. Báo “Hồng Sinh” của Sinh Hội được đổi thành báo “Xích Sinh” của Tổng sinh hội Nghệ An do Nguyễn Tiềm làm chủ bút.

Không chỉ lãnh đạo phong trào học sinh tại Vinh, Nguyễn Tiềm còn đến các trường ở Nam Đàn, Thanh chương, thị xã Hà Tĩnh, Đức Thọ... để phát triển lực lượng, tuyên truyền giác ngộ học sinh tham gia cách mạng. Với nhiệt huyết cách mạng của mình, Nguyễn Tiềm đã lãnh đạo Tổng Sinh hội đưa phong trào đấu tranh của học sinh tiến lên hoà nhịp với phong trào công nhân và nông dân. Điển hình là cuộc đấu tranh tẩy chay buổi nói chụyện của Tổng đốc Hồ Đắc Khải tại Vinh ngày 25/4/1930.

Tháng 6/1930, Tại Đại hội đại biểu tỉnh Đảng bộ Nghệ An lần thứ nhất, đồng chí Nguyễn Tiềm được bầu làm Bí thư tỉnh uỷ. 

Cuối năm 1930, nhiều cán bộ Xứ uỷ Trung Kỳ bị sa vào tay giặc. đồng chí Nguyễn Tiềm được bổ sung vào Ban Thường vụ Xứ uỷ, phụ trách công tác tuyên truyền.

Do lăn lộn nhiều với phong trào đấu tranh cáh mạng, và trong điều kiện khó khăn gian khổ nên đồng chí Nguyễn Tiềm phát bệnh phổi nặng, tổ chức đã đưa đồng chí đến một cơ sở cách mạng ở Bến Đền (thành phố Vinh) điều trị. Đêm 17/11/1931, đồng chí bị địch bao vây và bắt ngay trên giường bệnh.

Trong những ngày ở nhà lao Vinh, kẻ địch đã dùng mọi thủ đoạn tra tấn nhưng không thể khuất phục được ý chí sắt thép của đồng chí Nguyễn Tiềm. Ngày 18/1/1932, Toà án Nam triều tỉnh Nghệ An tuyên án tử hình đồng chí. Trước sức mạnh đấu tranh của nhân dân, Toà khâm sứ Trung Kỳ buộc phải giảm xuống án khổ sai chung thân và đày Nguyễn Tiềm vào Lao Bảo. Ngày 11/10/1932, đồng chí Nguyễn Tiềm đã hy sinh khi vừa tròn 21 tuổi, để lại niềm tiếc thương vô hạn cho đồng chí, đồng bào.