В эмиграции он занялся самообразованием, читая сочинения социалистов-утопистов и марксистов, но особенно сильное влияние на формирование его взглядов оказал автор теории «богоискательства» Богданов. С началом Первой мировой войны, по подозрению в шпионаже, власти Австро-Венгрии выслали Бухарина в Швейцарию, а с 1915 г. он перебрался в Швецию. В Стокгольме он жил в квартире вместе с Юрием Пятаковым и Евгенией Бош под именем Мойши Абы Долголевского. Он писал статьи для скандинавских левых газет и участвовал в собрании эмигрантского клуба, который шведская полиция сочла «революционной организацией». Поэтому в марте 1916 года полиция его арестовала и выслала в Норвегию, и откуда он уехал в Нью-Йорк, где сошелся с Троцким, издавая вместе с ним журнал «Новый мир».
Вернувшись в Россию, Бухарин стал лидером «левых коммунистов» и во время обсуждения в Брест-Литовске вопроса об условиях мира с немцами выступил против Ленина. Тем не менее в 1918 году его назначили редактором газеты «Правда». Хотя сам Бухарин считал себя «экономистом» и партийным теоретиком, но в письме съезду Ленин написал: «Его теоретические воззрения с очень большим сомнением могут быть отнесены к вполне марксистским, ибо в нем есть нечто схоластическое (он никогда не учился и, думаю, никогда не понимал диалектики)».
После смерти Ленина Бухарин стал членом Политбюро. Однако уже вскоре он стал пытаться протащить свою политику, отличную от линии Сталина. Так, еще в 1925 году, делая акцент на необходимости дальнейшего проведения экономических реформ в русле нэпа, он выдвинул известный лозунг, обращенный к крестьянам: «Обогащайтесь, накапливайте, развивайте свое хозяйство!». Этот лозунг уже к концу 1927 года предприимчивый кулак трансформировал в «хлебную забастовку».
К 1928 году политика нэпа исчерпала свои скудные возможности. Однако то, что она стала тормозом в дальнейшем развитии страны, понимали не все члены Политбюро. Против курса Сталина на индустриализацию и коллективизацию выступили Рыков и Томский, к ним примкнул и Бухарин. В 1928 году в статье «Заметки экономиста» он заявил: «Наша ведущая экономическая роль должна идти через рыночные отношения». Все другие подходы (в первую очередь сталинский) он объявил «авантюристическими».
Вокруг Бухарина образовалась некая «школа», которую составили выпускники так называемого Института красной профессуры. Признавая Бухарина как своего лидера, эти молодые люди, постепенно занявшие руководящие посты в наркоматах, профсоюзных, центральных партийных органах и учебных заведениях, тоже желали «делать» большую политику. В круг сторонников Бухарина входили аппаратчики из ЦКК, Госплана и деятели, возглавлявшие журнал «Большевик» и «Ленинградскую правду».