هنگامی که امام حسین علیه السلام مسلم بن عقیل را به کوفه فرستاد تا اوضاع آنجا را بررسی کند و از کوفیان بیعت بگیرد، ابوثمامه، بیدرنگ به او پیوست و به فرمانش مشغول تحویل گرفتن کمکهای مردم برای مصارف نهضت گردید، و چون در اسلحه شناسی مهارت داشت مسوولیت خرید و تهیه سلاح را به عهده گرفت. همو بود که به دستور مسلم، پولهایی را که عبیداللَه بن زیاد برای دستگیری وی و یارانش به جاسوس خود مِعقل داده بود تحویل گرفت. وقتی خبر دستگیر شدن هانی بن عروه بین مردم کوفه منتشر شد حضرت مسلم برای حمله به دارالاماره که ابن زیاد در آنجا بود مهیا شد و به مردم کوفه اعلان بسیج عمومی داد؛ که از هر سوی به جانب آن حضرت روان شدند. مسلم به نیروهایش آرایش جنگی داد، و فرماندهی دو قبیله تمیم و همدان را به ابوثمامه سپرد. در این تحرکِ اضطراری، ابوثمامه بسیار پایداری کرد. اما با فراری شدن افراد تحت فرمانش به قبیله خود رفت و مدتی در بین ایشان پنهان میزیست و با آنکه ابن زیاد به شدت وی را تعقیب میکرد موفق به دستگیری او نشد. او سپس با نافع بن هلال، مخفیانه از کوفه بیرون رفت و در راه مکه به کربلا، به امام حسین علیه السلام پیوست و همراه آن حضرت، به کربلا رفت