Năm 1943, sau khi thả hết tù nhân cũ, thực dân Pháp đưa 100 tù chính trị từ Sơn La về giam tại đây. Trong số tù chính trị này có 15 đảng viên Cộng sản, được tổ chức thành một chi bộ bí mật trong tù do đồng chí Song Hào làm bí thư. Các đồng chí đảng viên đã biến nơi này thành trường học Cộng sản, học tập, nghiên cứu lý luận Chủ nghĩa Mác- Lê, nâng cao nhận thức và bản lĩnh chính trị, tích cực tuyên truyền giác ngộ quần chúng…

Cuối năm 1944, Trung ương Đảng chủ trương lấy cán bộ ở các nhà tù ra để xây dựng lực lượng, chi bộ nhà tù Chợ Chu đã cử 12 đồng chí tổ chức vượt ngục vào ngày 2-10-1944.

Sau khi vượt ngục, 12 đồng chí đã tích cực hoạt động, xây dựng vùng căn cứ quan trọng, thành lập cơ quan chỉ huy Chiến khu Nguyễn Huệ, do đồng chí Song Hào làm bí thư, xây dựng căn cứ đón Bác Hồ và Trung ương Đảng về Tân Trào lãnh đạo toàn dân khỏi nghĩa giành chính quyền cách mạng tháng Tám năm 1945. Từ nhà tù Chợ Chu, nhiều đồng chí sau này đã trưởng thành, trở thành lãnh đạo cao cấp: Thượng tướng Song Hào, Bí thư Trung ương Đảng; Trung tướng Lê Hiến Mai…

Nhà tù Chợ Chu là nơi ghi dấu ý chí kiên cường đấu tranh giành độc lập, biến nhà tù thành trường học của các chiến sĩ cách mạng, có ý nghĩa quan trọng trong lịch sử đấu tranh cách mạng của Đảng, của dân tộc Việt Nam. Nhà tù Chợ Chu đã được xếp hạng di tích lịch sử văn hóa Quốc gia năm 1998.