В 1898 году Литвинов становится членом РСДРП. В 1900 году он член Киевского комитета РСДРП. Наладил подпольную типографию, в которой печатал революционные брошюры и листовки. В 1901 году арестован, в 1902 году вместе с одиннадцатью «искровцами» организовал побег из Лукьяновской тюрьмы Киева. Эта тюрьма считалась местом, откуда совершить побег практически невозможно. Заключенные в Лукьяновке, готовя побег, избрали Макса своим «атаманом» за решительность и большую физическую силу. Совершив побег из тюремной камеры, они две недели отсиживались по подвалам и киевским баням, потом лесами вышли на железную дорогу, добрались до Вильно, а оттуда с помощью контрабандистов перешли германскую границу и пробрались в Цюрих.

В Швейцарии Валлаху, ставшему Максимом Литвиновым (партийная кличка «папаша»), поручают заведовать экспедицией газеты «Искра». В его обязанности входят встреча революционеров, бежавших из царской России, связь с конспиративными квартирами распространителей газеты, нелегальная транспортировка «Искры» в Россию, закупка и переправка оружия для российских боевиков.

Весной 1904 нелегально приехал в Россию, ездил по стране по партийным делам. Был членом Рижского, Северозападного комитетов партии и Бюро комитетов большинства. Во время революции 1905–1907 годов Литвинов занимается закупкой и поставкой в Россию оружия для революционных организаций.

С 1907 года жил в эмиграции. В 1907 году был секретарем делегации РСДРП на конгрессе в Штутгарте.

В 1908 году во Франции арестован по делу о разбойном нападении на карету инкассаторов государственного банка, совершенном в 1907 году в Тифлисе знаменитым террористом Камо под руководством Красина и Сталина. Пятисотенные купюры должен был разменять Литвинов в банках Европы, но его выдал провокатор. Французские власти предложили Литвинову покинуть пределы Франции.

Так начался 10-летний лондонский период жизни Максима Литвинова. С 1908 года он – секретарь лондонской группы большевиков, а для прикрытия работает мелким служащим в издательской фирме «Уильямс и Норгейт».

В 1916 году, в сорокалетнем возрасте, Литвинов женился на молодой английской писательнице Айви Лоу, родившейся в семье венгерских евреев. С Айви он прожил всю жизнь, до своего последнего дня; только через много лет после смерти мужа в 1972 году ей было разрешено вернуться в Англию.

Революция застала Литвинова в Лондоне. Одним из первых постановлений молодого советского правительства в ноябре 1917 года было назначение Литвинова своим представителем в Лондоне.

Первоначально Британское правительство не признало его полномочий официально, но поддерживало неофициальные контакты с Литвиновым. В январе 1918 года английское правительство направило в Советскую Россию в качестве своего представителя Локкарта. Литвинов написал для Локкарта рекомендательное письмо к Троцкому: «…податель сего, мистер Локкарт отправляется в Россию с официальной миссией. Я считаю его поездку в Россию полезной с точки зрения наших интересов…» 6 сентября 1918 года Литвинова арестовывают в ответ на арест в России английского дипломата Локкарта. Проведя 10 дней в Брикстонской тюрьме, Литвинов был освобожден, а через месяц страны организовали обмен этих дипломатов.

В Москве он был назначен вначале членом Коллегии Наркомата иностранных дел РСФСР, а в 1921 году – заместителем наркома по иностранным делам вначале РСФСР, а с 1923 года – СССР Наркомом был Георгий Чичерин, которого Литвинов сменил в 1933 году.

Возглавлял советские делегации на конференции Лиги наций по разоружению (1932 год), на Мировой экономической конференции в Лондоне (1933 год).

За время пребывания на посту наркома иностранных дел Литвинов добился признания СССР на международной арене. Так, в 1933 году были установлены дипломатические отношения между СССР и США. В ходе своей поездки в Америку Литвинов сумел убедить президента Рузвельта в том, что нет ничего важнее для двух стран, чем признать друг друга. В Москве результатами поездки наркома Литвинова в Америку были довольны. В знак особого расположения Сталин распорядился предоставить Литвинову государственную дачу.

Литвинов добился также приёма СССР в Лигу наций, в которой был официальным представителем в 1934–1938 годах. Выступления Литвинова в Лиге наций и на других форумах против гитлеровской Германии способствовали росту его международной популярности.

Во второй половине 30-х годов Литвинову стало трудно работать в государственном аппарате. Волна сталинских репрессий прокатилась тяжёлым катком по его наркомату. В 1937–1938 годах были арестованы почти все его заместители. Сталин взял курс на сближение СССР с Германией, а Литвинов был известен как один из авторов концепции «системы коллективной безопасности» против растущей угрозы германской агрессии. Кроме того, Гитлер не считал еврея Литвинова приемлемым партнером на предстоящих переговорах по пакту Молотова – Риббентропа. В ночь с 3 на 4 мая 1939 года здание наркоминдела было оцеплено войсками НКВД. Утром Молотов, Маленков и Берия сообщили Литвинову о его снятии с поста народного комиссара. Полвека спустя Молотов признался: «В 1939 году, когда сняли Литвинова и я пришел на иностранные дела, Сталин сказал мне: «Убери из наркомата евреев».

С уходом в 1939 году с поста наркома прекращает активную политическую деятельность.

После нападения Гитлера на СССР, когда положение в стране стало катастрофическим, Литвинов вновь был востребован Сталиным и направлен в Вашингтон в качестве угодного Рузвельту посла. Он прибыл туда в декабре 1941 года. Литвинов проделал там огромную полезную работу, добившись распространения на Советский Союз лендлиза и займа в миллиард долларов. В этом ему помогли личные к нему симпатии Рузвельта и других американских деятелей. Как только дела наладились, Молотов снова повел интриги против Литвинова. Его отозвали из Вашингтона.

Вернувшись в Москву, Литвинов, хотя и получил формально пост заместителя министра иностранных дел, фактически оказался не у дел. В 1946 году он был отправлен в отставку окончательно, жил на даче под Москвой и в последние годы жизни постоянно ожидал ареста.

Как вспоминает Микоян, в послевоенные годы, когда Литвинов был уже фактически отстранен от дел и жил на даче, его часто навещали высокопоставленные американцы, приезжавшие тогда в Москву и не упускавшие случая по старой памяти посетить его. Они беседовали на всякие, в том числе и на политические, темы. Одна из бесед была подслушана и записана. Американцы жаловались, что советское правительство занимает по многим вопросам неуступчивую позицию, что американцам трудно иметь дело со Сталиным из-за его упорства. Литвинов на это сказал, что американцам не следует отчаиваться, надо проявить твердость, и «советские руководители пойдут на уступки». По существу, это было государственное преступление, предательство. Сперва Сталин хотел судить и расстрелять Литвинова. Но это могло быть чревато международным скандалом. И много лет спустя Литвинов должен был погибнуть в автомобильной катастрофе…

В конце 1951 года он перенёс очередной инфаркт.

Литвинов скончался 31 декабря 1951 года.