Από το 1911 που επιστρέφει στην Ελλάδα και ως το τέλος της ζωής του αναπτύσσει πλούσιο έργο. Η πρόταση του για την εκπαιδευτική μεταρρύθμιση, απορρίπτεται από το βενιζελικό κόμμα το 1914 ως ανατρεπτική και ξεκινά για το Γληνό μια περίοδος αναζήτησης που τον οδηγεί στη διαπίστωση πως το εκπαιδευτικό πρόβλημα της χώρας θα λυθεί οριστικά μέσα από την πάλη των τάξεων. Το 1935 ο Δ. Γληνός εντάχθηκε στις γραμμές του ΚΚΕ. Στις εκλογές του 1936 εκλέχτηκε βουλευτής του Παλλαϊκού Μετώπου και μ' αυτή του την ιδιότητα ανέπτυξε πλούσια δραστηριότητα για τα λαϊκά προβλήματα, με αποτέλεσμα να εξοριστεί. Λόγω της κλονισμένης υγείας του επέστρεψε στην Αθήνα, σε κατ' οίκον περιορισμό. Το 1941 συλλαμβάνεται από τους Ιταλούς και το 1942 απολύεται, βαριά άρρωστος. Είναι πλέον μέλος του Πολιτικού Γραφείου της ΚΕ του ΚΚΕ. Γράφει την περίφημη μπροσούρα «Τι είναι και τι θέλει το ΕΑΜ». Το 1943 αποφασίζει να ανέβει στα βουνά της Ελεύθερης Ελλάδας. Λίγο πριν την αναχώρησή του κατά τη διάρκεια μιας εγχείρησης, ο ταλαιπωρημένος οργανισμός του δεν άντεξε. Πέθανε στις 26 Δεκέμβρη 1943.