Z ideami socjaldemokratycznymi zaznajomił ją znajomy lekarz, którymi z nimi sympatyzował. W 1901 r. Bosz wstąpiła do Socjaldemokratycznej Partii Robotniczej Rosji (SDPRR). Po rozłamie w partii na jej II zjeździe związała się z frakcją bolszewików. W 1907 r. porzuciła męża i razem z córkami przeniosła się do Kijowa, gdzie od 1909 r. była jednym z przywódców lokalnej organizacji bolszewickiej, a w latach 1911–1912 sekretarzem komitetu SDPRR(b) w Kijowie. Wiosną 1912 została aresztowana, a następnie skazana na zesłanie do guberni irkuckiej. Na Syberii zapadła na gruźlicę i astmę sercową, cierpiała również z powodu wady serca. W 1914 r. uciekła za granicę wspólnie z Jurijem Piatakowem, również działaczem bolszewickim z Kijowa, który na krótko przejął po niej kierowanie komitetem, gdy została aresztowana. Oboje udali się do Japonii, a stamtąd do USA. W lutym 1915 r. na zaproszenie Lenina Bosz przyjechała do Berna na I konferencję sekcji zagranicznej SDPRR (b). Współtworzyła pismo "Kommunist", które jednak już po pierwszym numerze zostało zamknięte przez partyjny komitet centralny, jako że Bosz oraz inni członkowie kolegium redakcyjnego (Piatakow, Nikołaj Bucharin) byli przeciwni prawu narodów do samostanowienia. Opinie Bosz w sprawie narodowej były bliskie poglądom Róży Luksemburg. W 1915 r.