1843年10月，马克思应《德法年鉴》创办人卢格的邀请，携新婚妻子离开德国，移居巴黎，筹备出版《德法年鉴》杂志。从这时起，马克患开始了漫长的颠沛流离的生活。
法国是一个富于革命传统的国家。马克思到巴黎后，积极参加法国工人的集会，了解法国工人阶级的斗争状况，同法国工人运动领袖和正义者同盟的领导成员建立了密切联系，还结识了流亡在法国的各国革命家。巴黎的斗争生活促进了他向科学共产主义的转变。马克思在1844年2月出版的《德法年鉴》上发表了两篇重要文章：《论犹太人问题》和《黑格尔法哲学批判导言》。前一篇阐述了政治解放和人类解放，亦即资产阶级革命和社会主义革命的根本区别；后一篇指出了只有无产阶级才能推动和实现人类的彻底解放，阐明了对旧世界进行“武器的批判”和先进理论具有巨大革命作用的思想。这些观点表明马克思已转向唯物主义和共产主义。
在巴黎期间，马克思进行了紧张的理论研究工作。他埋头钻研了资产阶级经济学家特别是英国古典经济学家亚当·斯密和大卫·李嘉图的劳动价值论，圣西门、傅立叶、欧文等人的空想社会主义学说和空想共产主义者的思想，以及复辟时代的法国历史学家的著作。他在《1844年经济学哲学手稿》中批判了资产阶级经济学家的观点，运用黑格尔的异化理论详细分析了资产阶级社会中的异化劳动和人的异化，揭示了资本主义私有制下资本与雇佣劳动的对抗和劳动者的非人地位，指出了共产主义就是要废除私有制、消灭人的异化，强调用“现实的共产主义行动”来消灭现实的私有制。
1844年8月，恩格斯从英国来到巴黎，拜访了马克思。这是一次历史性的会见，从此，他们开始了前无古人的伟大合作。他们合写了《神圣家族》。这部著作从唯物主义和唯心主义两派斗争的角度分析了17世纪至19世纪上半叶的哲学史，着重批判了青年黑格尔派的主观唯心主义，也批判了黑格尔的客观唯心主义，第一次提出了“历史活动是群众的事业”这个重要原理，论证了无产阶级由于自己的经济地位和社会地位而必然肩负的解放人类的历史使命。
由于把全部精力都用于革命事业，马克思一家常靠典当与借债过日子。在巴黎期间，马克思一度家徒四壁，一贫如洗，只得将夫人燕妮的陪嫁——一套刻有阿盖尔爵徽的银器送进当铺。铺主认出爵徽，又见马克思衣着寒酸，竟以为他是小偷，报告了警察局。
1845年1月，马克思被法国政府驱逐出境，来到布鲁塞尔。他开始批判费尔巴哈唯物主义的局限性，写了《关于费尔巴哈的提纲》，着重阐明了实践在社会生活中以及人的认识中的作用，指出实践是检验人的思维的真理性的标准。这个提纲是“包含着新世界观的天才萌芽的第一个文件”。接着，他又同恩格斯合写了《德意志意识形态》。这部著作第一次系统地阐明了唯物主义历史观，一书中科学地论证了物质资料的生产是社会存在和发展的基础，社会存在决定社会意识，生产关系必须适合生产力的发展等一系列基本原理。唯物史观是恩格斯肯定的马克思的两个伟大发现之一。
马克思在为无产阶级制定科学世界观的同时，还为创立无产阶级政党而积极作思想准备和组织准备。1846年初，他和恩格斯一起建立了布鲁塞尔共产主义者通讯委员会，在工人中传播科学社会主义理论。1847年初，马克思和恩格斯应邀参加了德国工人的秘密组织正义者同盟，并积极参加了同盟的改组工作。在6月召开的，同盟第一次代表大会上，正义者同盟改名为共产主义者同盟。1847年11月，马克思亲自出席了共产主义者同盟第二次代表大会，并受大会委托与恩格斯共同起草同盟的纲领。这就是1848年2月正式发表的《共产党宣言》。
1848年，革命风暴席卷欧洲大陆。3月初，马克思被比利时当局驱逐出境，再次来到巴黎。他立即着手建立共产主义者同盟新的中央委员会，并当选为主席。德国三月革命爆发后，马克思和恩格斯拟定了行动纲领：《共产党在德国的要求》。4月初，他们返回德国，直接参加革命。6月，马克思创办了《新莱茵报》。马克思通过报纸宣传革命思想，指导德国人民同封建专制制度作斗争，揭露自由主义者的妥协和叛卖行为，还通过报纸同各国民主派建立广泛联系，声援各国人民的斗争。
革命失败后，马克思流亡到伦敦，在这里长期定居。在马克思漂泊不定的岁月里，燕妮始终与他相伴，他们已从亲密的伴侣成为患难与共、志同道合的战友。