1925年6月，劉武回到沅江，與蔡傑、李宗耀(後叛變)、熊玉瑞等青年，在瓊湖鎮下邊橋猴王廟舉辦一所工農夜校，有上百人參加，為沅江縣開展轟轟烈烈的工農革命運動培訓了一批骨幹。與此同時，他還到瓊湖書院、沅江女子學校等處，串聯發動師生，建立沅江縣學生聯合會，領導學生開展愛國反帝活動。特別是在同縣團防局局長蔡贊勛(民眾稱之為“蔡老虎”)的鬥爭中，他表現突出，很講究鬥爭技巧。他先組織學生貼標語，發傳單，揭發“蔡老虎”為非作歹、魚肉人民的罪行，然後將蔡的罪惡事實整理成文，呈報各級政府機關，請求嚴懲。在民眾的壓力下，團防局被接管，蔡贊勛被撤職，取得了“打蔡老虎”的勝利。
1927年3月，劉武奉派去武漢中央農民運動講習所學習，學習結束後仍回沅江工作。10月，他被推選為新成立的沅江縣總工會秘書後，積極發動工人民眾進行禁菸、禁娼、禁賭、禁洋貨等鬥爭；還組織學生和工人糾察隊，將一些流氓、地痞、賭棍以及一貫折磨媳婦的家娘和毆打妻子的丈夫都抓起來，戴帽掛牌，遊街示眾，有力地轉變了城鄉社會風氣，得到人民民眾的擁護。與此同時，他還在草尾鎮幫助建立竹尾區農民協會、區工會以及區婦女聯合會，還負責團縣委的籌建工作。
1928年1月，劉武前往楓樹嶺，協助當地革命組織負責人蔡傑、徐植蘭競選區農民協會主席。這時，以吳守誠為首的一夥地主豪紳，雇了200多名打手，手執短棍梭鏢，分三路圍攻楓樹嶺，企圖破壞農民協會的選舉。他見狀立即部署蔡傑等人帶領與會人員撤出會場，避免發生民眾之間的衝突；自己則迅速回到縣城，組織支援。當晚，他帶領縣城武裝警衛人員及百餘名糾察隊員趕到楓樹嶺，把正在那裡殺豬宰羊，大擺宴席慶功的吳守誠一夥包圍起來，將吳守誠等地主豪紳抓獲，解送縣府監獄治罪。
馬日事變後，劉武被迫離開沅江，先到常德陳家嘴的親戚家暫時隱蔽。不久，又輾轉來到南縣河口，與蔡傑、徐植蘭取得聯繫，以在當地學校代課為掩護，繼續從事地下革命工作。
1928年冬，由於原中共沅江縣特別支部書記李宗耀叛變，劉武不幸被捕。入獄後，敵人對他嚴刑逼供，雙腿被打斷，但他始終堅貞不屈。12月12日上午，劉武被敵人用篾籮抬到沅江雞公嘴殺害，年僅20歲。
劉武犧牲後，鄉親們將他的遺體安葬在赤山的明月灣百家溝。當地政府和民眾多次進行修復他的墳墓。至今人們常常來到這裡，祭奠英烈，告慰英魂。
