Bà tên thật là Nguyễn Thị Vịnh, sinh năm 1910 tại xã Vĩnh Yên, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Ngày sinh của bà các tài liệu ghi không thống nhất. Theo trang web của Hội Liên hiệp phụ nữ Việt Nam thì bà sinh ngày 1 tháng 11. Theo báo Đại đoàn kết, thì bà sinh ngày 30 tháng 9.

Thân phụ bà là ông Nguyễn Huy Bình, người làng Mọc (Nhân Chính, Hà Nội), làm công chức hỏa xa ở Vinh, thường gọi là Hàn Bình. Mẹ là Đậu Thị Thư, quê Đức Tùng, Đức Thọ, Hà Tĩnh, làm nghề buôn bán nhỏ. Trước năm 1940, gia đình bà sống tại 132 phố Maréchal Foch (nay là phố Quang Trung), Vinh. Về sau, gia đình bà về sống ở quê mẹ là xã Đức Tùng, Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.

Năm 1919, bà bắt đầu học chữ Quốc ngữ rồi vào trường tiểu học Cao Xuân Dục ở Vinh.
Năm 1927, bà tham gia hoạt động trong phong trào công nhân ở Vinh và tham gia thành lập Tân Việt Cách mạng Đảng, Ủy viên Ban chấp hành Đảng bộ.
Năm 1930, bà gia nhập Đảng Cộng sản Đông Dương, phụ trách tuyên truyền, huấn luyện đảng viên tại Trường Thi, Bến Thủy. Sau đó, bà sang Hương Cảng làm thư ký cho Nguyễn Ái Quốc ở văn phòng chi nhánh Đông phương bộ của Quốc tế Cộng sản.
Năm 1931, bà bị bắt tại Hương Cảng, bị kết án và giam ở đây. Năm 1934, bà ra tù và được Đông phương bộ Quốc tế Cộng sản cử làm đại biểu chính thức đi dự Đại hội VII Quốc tế Cộng sản tại Moskva cùng với Lê Hồng Phong. Sau đó bà thành hôn với Lê Hồng Phong và học tại trường Đại học Phương Đông.
Năm 1936, bà được cử về nước truyền đạt chỉ thị của Quốc tế Cộng sản và được cử vào Xứ ủy Nam kỳ, giữ chức Bí thư Thành ủy Sài Gòn – Chợ Lớn, một trong những người lãnh đạo cao trào cách mạng 1936-1939 ở Sài Gòn. Thời gian này, bà lấy bí danh là Năm Bắc.
Năm 1940, bà bị bắt ngay sau phiên họp của xứ ủy Nam kỳ về phổ biến chủ trương khởi nghĩa và bị giam tại Khám Lớn Sài Gòn. Tuy nhiên, bà vẫn liên lạc với bên ngoài và vẫn tiếp tục lãnh đạo phon