Джугашвили, по признанию, содержащемуся в жандармских сводках, удалось активизировать деятельность батумской организации. Соратникам по Батуму он запомнился как молодой человек в черной рубахе, летнем длиннополом пальто и мягкой черной шляпе. Джугашвили стал одним из организаторов забастовки на заводе Манташева в январе 1903 года. Рабочим разъяснили их право на выходной день, и они потребовали не только предоставления им еженедельного воскресного отдыха, но и запрещения ночных работ, а также вежливого обращения со стороны администрации. В феврале их требования были удовлетворены. Джугашвили также устроил в Батуме нелегальную типографию.
Кульминацией батумского периода в революционной деятельности Джугашвили стала забастовка на заводе Ротшильда и устроенная в связи с ней рабочая демонстрация. Забастовка состоялась в январе 1902 года вскоре после пожара, случившегося на складе досок 3 января. Кстати, на этом складе работал Джугашвили с окладом 35 рублей в месяц. Рабочие требовали отмены работы в выходные дни и выплаты премии всем участвовавшим в тушении, а не только мастерам и бригадирам. Инициатором забастовки был Джугашвили. Новый управляющий завода Франц Гьюн удовлетворил все требования бастующих, выдав всем участникам ликвидации пожара по два рубля. Но вскоре начались аресты. 15 февраля жандармы арестовали 4 членов Тифлисского комитета РСДРП, собравшихся на заседание в доме З. Чодришвили, и захватили типографию. Той же ночью были арестованы еще 13 человек, но Джугашвили удалось скрыться. Он уехал в Тифлис, и почти сразу после этого, 26 февраля, на заводе Ротшильда был объявлен локаут. Увольнению подлежали почти 400 из 900 рабочих. 28 февраля «товарищ Сосо», как его называли соратники, срочно вернулся из Тифлиса и возглавил новую забастовку с требованием восстановления на работе жертв локаута. 3 марта власти в лице кутаисского военного губернатора генерал-майора Смагина и начальника губернского жандармского управления собрали рабочих (пришло не более 400 человек) и потребовали прекратить забастовку, заявив, что требования бастующих незаконны. В ночь с 7 на 8 марта были арестованы 30 рабочих, объявленных зачинщиками забастовки. Тогда 8 марта 350 рабочих явились с требованием либо выпустить задержанных, либо взять их самих под стражу. В ответ их тоже арестовали.
И вот 9 марта по решению Джугашвили у стен пересыльной тюрьмы состоялась новая демонстрация 400 рабочих, требовавших освобождения своих товарищей. Однако власти узнали о демонстрации и подтянули к тюрьме войска. 37 лет спустя, работая над пьесой «Батум», Михаил Булгаков в изданной в 1937 году книге «Батумская демонстрация 1937 года» подчеркнул следующие во многом саморазоблачительные слова Сталина, обращенные к демонстрантам: «Солдаты в нас стрелять не будут, а их командиров не бойтесь. Бейте их прямо по головам…» Такие провокационные призывы в значительной мере и вызвали кровавую расправу войск над батумской демонстрацией. Когда демонстранты пошли на штурм тюрьмы, а арестованные, взломав двери, вырвались на свободу, солдаты получили приказ стрелять. 13 рабочих было убито, 20 – ранено. Как раз в эти дни Джугашвили наладил работу подпольной типографии и успел выпустить две листовки, посвященных расстрелу демонстрации.
5 апреля 1902 года на квартире Д. Дарахвелидзе наш герой был арестован по делам о забастовке на заводе Ротшильда и батумской демонстрации 9 марта. Ничего компрометирующего при аресте обнаружить не удалось, но 8 апреля охрана тюрьмы перехватила записки, написанные Иосифом. На допросах он утверждал, что во все время батумских событий, вплоть до середины марта, жил в Гори у матери. В записках Джугашвили просил информировать мать о своем аресте, чтобы она подтвердила, что с лета 1902 года он безвыездно жил в Гори. Батумские жандармы стали догадываться о важной роли Джугашвили в батумских событиях и запросили о нем данные из Тифлиса. В результате стало известно что Джугашвили, по агентурным данным, является членом Тифлисского комитета РСДРП. В заключении прокурора Тифлисской судебной палаты говорилось: «Что же касается проявления преступной деятельности Джугашвили в г. Батуме, то хотя в этом отношении в произведенном помощником начальника Кутаисского ГЖУ по Батумскому округу дознании имеются некоторые указания на то, что Иосиф Джугашвили был причастен к рабочему движению, возбуждал рабочие беспорядки, устраивал сходки и разбрасывал противоправительственные воззвания, – но все эти указания лишь вероятны и допустимы; никаких же точных и определенных фактов по сему предмету дознанием не установлено и указание на участие Джугашвили на сходках и на распространение им по г. Батуму революционных воззваний основывается единственно на предположениях, слухах или возбуждающих сомнение в достоверности подслушанных отрывочных разговорах. При таком положении дела характер деятельности Иосифа Джугашвили за время пребывания его в Батуме подлежит считать невыясненным». Ничего не дало и следствие о возможной причастности Джугашвили к Тифлисскому комитету.