1928年底，中共中央军委特科派人来沈阳组建中共满洲特委和特科，赵国元全力参与组建工作，并担任满洲特委秘书长。在周恩来、陈赓等同志及中共满洲特委的领导下，赵国元利用自己在东北军讲武堂任职的便利，按照党的要求，安排我特工人员打入敌营收集情报；联络士兵组织武装暴动；秘密保护在讲武堂高等军学研究班的刘少奇；采取行动夺回我党机密文件，保护省委和特委的安全等。
“九一八”事变后，苏联和共产国际要求中国共产党选派了解日本情况的人员到苏联工作。1933年，赵国元由党组织介绍到苏联，先任职于远东红军司令部，后到苏军远东伯力炮兵学校、基辅坦克机械化学校学习军事技术，并加入了苏联共产党（联共布尔什维克）。
1936年12月，赵国元随同苏联红军司令部第二部派驻新疆的军事顾问团到新疆工作。当时，新疆边防督办盛世才打出亲苏、反帝的旗号，而苏联为了国内的社会主义建设，也需要一个和平、安定、友好的近邻，便从政治上、军事上、经济上给盛世才全面援助。
赵国元到新疆后，因是苏联军队派来的军事人员，备受盛世才的青睐，先被委任为新疆财政监察委员会委员。1937年6月，赵国元以盛世才代表身份，偕夫人任琳琳（中共党员和苏共党员双重身份），带着外交证件和参加会议的公函，转道苏联赴南京参加国民政府军委会召开的国防会议。返回新疆后，向盛世才“报告了中央对日战争的内秘，以及国内的不合作情况，使盛世才更对苏俄增加了依赖心”。①同时，赵国元向盛世才提出，在新疆要进一步发展和中共的抗日民族统一战线关系。
独山子炼油厂是新疆省政府和苏联政府联合创办的石油企业。盛世才认为，“独山子油矿不独有关中国抗战，同时对于争取国际反法西斯最后胜利亦有很大的作用”，②遂于1938年3月委任赵国元为独山子炼油厂厂长，其夫人任琳琳任秘书。
赵国元任厂长期间，“建树颇多，工作确属努力”，③特别值得称道的是重视工人的文化技术培训。在1938年至1939年间举办了两期训练班，受训工人共85名，年龄最小者17岁，最大者28岁。第一期20名于1938年5月结业，第二期65名于1939年7月结业。学习课程均以钻井为主，兼学机械和电工。钻井课包括操作、泥浆使用、井下情况分析、固井和事故处理等。机械课主要学习内燃机原理及其操作和维护保养。电工课主要学习电工理论和实际操作。文化课仅有数学补习。另有政治课，学习抗日战争的形势、苏联介绍、新疆“六大”政策等。技术文化课由苏联专家讲授，政治课由赵国元讲授。讲义由讲师编定后译成汉、哈等文字分发给学员。培训方式为半天工作、半天学习，每天上课4小时，75天结业，工资照原标准发放，伙食和纸墨文具由厂方供给。结业时举行隆重的典礼，邀请乌苏县领导参加祝贺。④训练班培养了一批技术和业务骨干，他们在新疆石油工业的发展中发挥了重要作用。
1939年5月，赵国元调任乌苏县筑路委员会常委，后又调任博乐县县长，但因车祸受伤未到任。经去苏联一年多治疗痊愈后，于1941年9月由苏联回到延安，改名为赵唯刚，参加了全党整风运动。1943年任中共中央军委高参室参谋。解放战争时期，任东北民主联军、东北人民解放军炮兵学校教育长，东北野战军、东北军区司令部军训处处长等职。
新中国成立后，赵国元曾任享誉国内外的解放军哈尔滨军事工程学院（简称哈军工）首任炮兵系主任，1955年被授予大校军衔。1959年10月转业到化学工业部，历任设计院副院长、对外联络司司长、化工部视察员、化工部规划院顾问等职，1982年离职休养。1999年4月因病在北京逝世，享年94岁。
杜重远与独山子
杜重远烈士（1898-1943）
注：杜重远，著名爱国民主人士，“九一八”事变后任东北民众抗日救国会政治部副部长，1938年10月应盛世才之邀出任新疆学院院长兼督署高等顾问，1940年被捕，1943年遭盛世才杀害。
此文根据萨空了所著《忆新疆之行》（新疆美术出版社1999年6月出版），原玛纳斯县政协委员韩文浩（已故），原新疆日报记者、独山子炼油厂翻译邵家曙（已故），以及独山子退休职工范伟等人提供的资料整理编写。
1937年11月上海沦陷后，著名爱国民主人士杜重远从新疆回到香港，并准备携家眷三度天山再去新疆，恰巧此时在港遇到从上海流亡到香港的进步民主人士萨空了、著名作家茅盾、电影明星赵丹等。在杜重远的鼓动下，萨空了决定先随杜一道去新疆，背靠苏联开辟新的抗日救亡阵地。当时的新疆地处抗战的大后方，国共双方都需要建立一条从苏联经新疆、甘肃到陕西的运输线，杜重远的任务就是要打通这条国际运输线。蒋介石也很希望得到苏联的援助，便让交通部派飞机送杜重远去新疆，萨空了便与杜重远一道，乘飞机到了新疆。途经武汉时，周恩来和叶剑英在胡愈之家里接见了他们，并告诉他们，陈潭秋、毛泽民等同志也在新疆，嘱咐他们到新疆后与陈、毛等同志很好地合作。1938年9月，他们到达迪化后，正逢那里召开全疆代表大会，盛世才在会上宣扬他的“反帝、亲苏、民平、清廉、和平、建设”六大政策。10月，他委任杜重远为新疆学院院长，萨空了为新疆日报社副社长。后来，茅盾、赵丹等人在杜重远的影响下，也来到了新疆。
1939年8月，杜重远组织了由250余名师生参加的“新疆学院暑期工作团”赴伊犁进行社会调查，沿途举行演讲会、表演文艺节目等，宣传抗日救亡活动。茅盾原计划也随团行动，但临行前因英国领事请他参加一个会议未能成行。
8月10日，工作团返回迪化途经乌苏时，独山子炼油厂厂长赵国元派出代表赶到乌苏邀请工作团全体师生去独山子油矿。原本工作团没有安排到独山子活动的计划，但杜重远还是非常热情地接待了代表并慨然应允。
在团长杜重远、副团长郭春则（中共党员，化名郭慎生，时任教务长）、张仲实（著名翻译家）的带领下，工作团全体师生来到了独山子油矿。当时的矿区一片荒凉，无草无水，工人都住在简陋的房子里和简易帐篷里。油矿除了苏联专家和少数民族工人外，几乎是青一色的东北籍青年。工作团的师生们参观了当时的矿区和工人们的工作情景，赵厂长向他们介绍了第二个三年计划远景，还和苏联专家、工程师举行了座谈会。
油矿工人在一块平地上用木料搭起一个临时的露天舞台，帆布篷顶，挂上幕布，欢迎工作团师生。赵国元首先讲话，向工作团师生表示欢迎和敬意，并介绍建厂三年来已打出油井28口，其中4口是自动喷油井，油质纯净。用现有的装置设备能提炼4种油品，结束了新疆人用外国油的历史，基本上完成了第一个三年计划（1937～1939）。从1940年开始进行第二个三年计划，炼油要进一步发展，要生产更多更好的油品，支援新疆的建设，支援抗日前线，把日本强盗赶出中国去。
杜重远随即作了热情洋溢的演说，他亲切地慰问工人兄弟们，高度赞扬工人兄弟是当今的盘古，劈地钻井取油，给新疆400万同胞带来了光明，为新疆的建设，为抗战多产石油作出了很大的贡献。最后由张仲实作了当前国际形势的讲话。
晚上，工作团师生和油矿工人同台进行文艺演出。师生们用汉语演唱了由林基路作词、陈谷音谱曲的《新疆学院校歌》和《中华进行曲》，用俄语演唱了《假如明天战争》等苏联歌曲；少数民族同学用维吾尔语演唱了《青年进行曲》等民族歌曲，同时还演出了抗战题材的小话剧。油矿工人也演唱了《流亡三部曲》等抗日歌曲，还表演了情节真实、催人泪下的话剧——《松花江上的渔夫》。台上台下气氛热烈，学生、工人不断挥臂高呼“打回老家去”“把日本强盗赶出中国去”的口号。晚会演出中间，突然刮起了大风，临时舞台摇晃起来，杜重远就和工人们一起抬来木料顶着舞台，许多同学拉着幕布，手扶着道具坚持进行演出。晚上休息时，工人拉来几桶热水让学生们洗脸洗脚，杜重远突然跑过来制止同学们用水，他说：“这里水源困难，我们不能增加工人的困难。”原来杜重远在与工人交谈时得知油矿输水管线还未完工，从奎屯河运水往返一趟十多公里，费很大力气半天才拉运一次；工人们还要节省一半生活用水供应当晚和第二天早上工作团师生的用水。
当天晚上，杜重远通知大家次日拂晓出发，不要惊动工人。第二天黎明师生们坐上汽车，赵国元和许多工人跑过来，挽留他们吃早饭，杜重远一再感谢工人们的盛情，婉拒之后带领大家离开了独山子。
这年10月，也就是杜重远带领工作团师生回到迪化后的一个多月，他便被盛世才软禁了。1940年初，在毛泽民等同志的提醒和劝说下，萨空了、茅盾等人借机回到了重庆。临离开新疆前，萨空了同毛泽民商量如何营救杜重远的问题，并让毛泽民转交给周恩来一封信，请周恩来从苏联回国途经迪化时，设法营救杜重远。这年春天，周恩来回到重庆后与萨空了见面，说收到他的信了，并告诉他，在盛世才举办的宴会上，周恩来提出，让杜重远同他一起乘飞机回重庆，盛世才想了一下说：“这样吧！等下一班飞机就让他走。”萨空了以为营救杜重远有望，周恩来却心情沉重地说：“事情不是这样的，盛世才如果想放杜重远走，马上就会同意的。不让他跟我走，就是不放他走。”果然，1943年盛世才下毒手，将他的同乡，也是他小学、中学直到在日本留学还是他同学的杜重远杀害了。