Trong cao trào cách mạng tiến tới Tổng khởi nghĩa Tháng Tám năm 1945 ở vùng đất rộng lớn phía tây Hà Nội, chàng thanh niên Nguyễn Quốc Hồng đã tích cực tham gia. Cách mạng thành công, ông trở thành Chủ tịch Ủy ban Hành chính Kháng chiến lâm thời tỉnh Sơn Tây khi mới 21 tuổi.