上海参加中共成立的“一大”，会后在中共武汉区委分管组织。他以教师身份为掩护，到女子师范发动学生反对封建式的管教，主张剪发、读新书。女师**中的骨干徐全直随后参加了共产党，并与陈潭秋相爱成为夫妻。1923年京汉铁路发生了“二七”大罢工，陈潭秋是组织者之一，事后遭通缉，转赴安源从事职工教育。
1924年秋潜回武汉，组建中共武汉地委并担负领导。1927年7月武汉政府**，陈潭秋因身份暴露转赴江西任省委书记，秘密配合南昌起义。翌年他调任顺直省委（北方局）任组织部长，后曾到中央组织部协助周恩来工作。1930年又到沈阳任满洲省委书记。他到哈尔滨布置工作时被捕并受刑，坚不吐实，关押两年后获释。出狱回上海后，于1933年转移到中央苏区，任福建省委书记，又转任中央临时政府粮食人民委员（部长）。在反“围剿”斗争中筹足了军粮，保证了部队供应。他的妻子徐全直因分娩未能同行，随后被捕就义于南京雨花台。
1934年秋红军长征后，他留下来任中央分局委员，翌年初率一部突围到闽西，途中作战负伤，赴上海治疗。1935年8月赴莫斯科参加共产国际第七次代表大会。后参加中国共产党驻共产国际代表团的工作。
抗战初期，由于国内外矛盾的发展，新疆边防督办盛世才曾一度表示愿与我党合作
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