武汉共产主义小组成立后，立即在群众中展开了宣传发动工作。当时小组的成员大多是知识分子，穿着长衫，直接到工人中活动很不方便，他们就利用各种机会，创造与工农接近的条件，或者到工厂去办夜校，或者通过访问学生家长，或通过同乡、亲戚、朋友的介绍，到纱厂，到铁路，到码头，到黄包车工人中，找工人谈心，向他们讲解工人阶级求解放的道理；同时，利用学校放寒假时，教员、学生回农村的机会在农民中开展宣传教育工作。董必武、陈潭秋等利用在学校任教的有利条件，团结、吸引了一大批在"五四"运动中涌现出来的先进青年，成立了一个公开活动的马克思主义研究会。不久，又成立了半公开的社会主义青年团，吸收武汉中学、武昌高师附小、湖北女子师范学校、湖北一中等学校的先进青年二十多人参加，由陈潭秋负责。他以青年团员为骨干，在团组织所及的大、中学校建立了读书会，组织青年学习《新青年》、《〈资本论〉入门》、《共产党宣言》、《每周评论》等进步书刊，学习马列主义。为了办好读书班，陈潭秋亲自讲课、作报告、参加讨论会，进行辅导。他经常在各种场合介绍马克思列宁的生平和学说，介绍十月革命的经验。他强调说："如果我们不懂得马克思主义，不懂得十月革命，就等于聋子、瞎子，找不到路"。他特别强调学习的目的在于应用，并经常给学生们宣讲这个道理。他告诉大家说："一个革命党人，他应该掌握革命的理论。我们不是为了咬文嚼字，才来办读书会，才来学理论的，我们学习它，是为了要用它，用它来救我们的国家，来救受压迫的劳动人民。"就这样，陈潭秋以教书为公开职业，秘密从事党的活动。在他的热情启发教育下，许多有志青年认真学习革命理论，并且紧密联系革命斗争实际，深入工农群众，走上了革命道路。
为了加强马列主义宣传，陈潭秋和恽代英等于1921年1月创办了《武汉星期评论》。它以改造教育和社会为宗旨，反对尊孔读经，倡导民主和科学，宣传妇女解放，推动劳工运动。在这一刊物上，陈潭秋发表了《赶快组织"女界联合会"》、《"五一"底史略》等文章，宣传革命思想，揭露帝国主义和封建军阀的罪恶，指导工人运动、学生运动和妇女解放运动。为了深入了解工人阶级所受的残酷剥削和沉重压迫，倾听他们的革命呼声，陈潭秋曾用了一个多月的时间，深入到工人中间了解情况，并撰写了《汉口苦力状况》的调查报告。在董必武、陈潭秋等武汉共产主义小组成员的积极努力下，武昌第一纱厂、汉口英美烟厂、汉阳兵工厂、裕华纱厂等都先后办起了工人识字班，工人群众不仅在文化水平上有了明显提高，而且阶级觉悟受到启发，革命激情大大增强。1921年5月，汉口人力车工人举行罢工，并取得了初战的胜利。工人阶级的迅速发展壮大和战斗力的不断增强，为中国共产党的诞生奠定了必要的阶级基础。
1921年7月，中国共产党第一次全国代表大会在上海召开。大会宣告了中国共产党的成立，这是中华民族历史上开天辟地的大事。陈潭秋和董必武作为武汉共产主义小组的代表，出席了这次具有伟大历史意义的大会。会议讨论了当时的政治形势、党的基本任务、党纲、党章及党的领导机构等问题。在讨论时，陈潭秋都认真发表自己的意见。每次发言，都简明扼要，深刻中肯。特别是在讨论对待孙中山的态度问题时，代表们发生了争论，陈潭秋主张坚持与军阀政府进行不调和的斗争，但应该将北洋军阀政府与孙中山所领导的南方政府区别对待。他不但在会议上明确表示自己的态度，参与党内正常的争论，而且在会下与各地代表积极联系，交换意见。他认为："会前会后的交谈与在会议上的争执辩论，是同样重要的。相互间的交流酝酿，比在会议上的争论更为重要，更为深入。"最后，陈潭秋的正确意见得到了大多数代表的赞同，会议确定了如下的方针："一般的对孙文学说应有批评有区别的对待。
但对他个别的实际上进步的行动应拥护，采取党外形式的合作。"
不达成功誓不休
出席党的第一次全国代表大会之后，陈潭秋从上海回到武汉，仍以在学校教书为掩护从事党的工作，开展学生运动、妇女运动和工人运动。这年冬天，武汉地区党的组织扩展为中共武汉区委，陈潭秋主管组织工作，是区委负责人之一。
京汉铁路工人集中的汉口江岸地区，是陈潭秋常去的地方。他把发动铁路工人作为自己工作的重点。在一个大雪纷飞的夜晚，凛冽的寒风敲打着破旧的工棚，大多数人家都已入睡。正在这时，铁路工人林祥谦家响起了"砰"、"砰"的敲门声。林祥谦开门一瞧，面前站着一个面带笑容、浑身是雪的人，他正是陈潭秋。林祥谦忙将陈潭秋迎进家中，两人坐在一条板凳上，开始了亲切的交谈。林祥谦向陈潭秋倾诉了自己所遭受的苦难和不幸，陈吐了铁路工人的悲惨命运。陈潭秋对铁路工人的状况已有所了解，林祥谦一家的苦难生活更使他潸然泪下。他动情地对林祥谦说："工人要有出路，就要照马克思说的"无产者联合起来"，这样我们工人就有力量了。"临走前，陈潭秋送给林祥谦一本《共产党宣言》，要他认真学习。他叮嘱林祥谦把工人兄弟都联系一下，尽快组织起来，首先是带头把工人俱乐部办起来。在陈潭秋和林祥谦的积极筹划和组织下，江岸工人俱乐部于1922年1月在刘家庙正式成立，林祥谦被选为俱乐部五干事之一。同年秋，江岸工人俱乐部改为京汉铁路江岸分工会，林祥谦被选为分工会委员长。
1923年2月，陈潭秋参与领导了震惊中外的京汉铁路工人"二七"大罢工。2月1日，京汉铁路总工会成立大会在郑州召开，陈潭秋等率领武汉各界代表团及一个乐队前去参加。后来由于遭到军阀吴佩孚的阻挠破坏，京汉铁路总工会移至江岸办公，江岸成为党领导京汉全线总罢工斗争的中心。中共武汉区委当即召开紧急会议，指派陈潭秋等参与领导和协助京汉铁路总工会临时办公处的工作。2月4日，京汉铁路工人大罢工开始后，陈潭秋和其他罢工领导人一起密切注视斗争动向，及时研究罢工部署和斗争策略，并发动武汉的工团、大中学校学生以及新闻界、妇女界，掀起大规模的声援热潮。2月6日，陈潭秋等又率领武汉十八个工团和学联两千多人的慰问队伍，来到江岸，和罢工工人一起召开万人群众大会，会后举行了声势浩大的示威游行。2月7日，军阀吴佩孚悍然举起屠刀，血腥镇压手无寸铁的工人。当反动军警围攻江岸俱乐部办公室时，陈潭秋机警果敢地指挥办公室的同志巧妙地撤退到安全地带，他自己却一直坚持到最后。
"二七"罢工失败后，陈潭秋遭到反动军警的通缉。为了保存和发展革命力量，党组织派他到安源从事工人运动和建党工作。他先后担任社会主义青年团安源地委委员和书记，安源路矿工人俱乐部负责人等职务。陈潭秋经常深入安源和株萍铁路一带具体指导团的基层组织开展活动。在重视对青年干部的教育培养的同时，他还大力发展工人的文化教育事业。为了教育工人认识自己的历史使命，鼓舞他们的革命斗志，陈潭秋在1924年"五一"节前夕，编写了一首《五一纪念歌》，歌词是：五一节，真壮烈，世界工人大团结！发起芝加哥，响应遍各国。
西欧东亚与美洲，年年溅满劳工血！不达成功誓不休，望大家，齐努力，切莫辜负五一节！这首雄壮有力、催人奋进的革命歌曲在安源广为流传。纪念五一节那天，安源的工人和学生高唱着这首革命歌曲，举行了声势浩大的示威游行。
1924年秋，陈潭秋回到武汉，担任中共武汉地区委员会书记，从事建立和发展革命统一战线的工作，领导湖北人民进行反帝反封建的革命斗争。1927年大革命失败后，陈潭秋根据党中央的决定，离开战斗多年的武汉，辗转于华东、华北和东北地区，从事艰苦的地下斗争。
在长期的艰苦斗争中，陈潭秋对党的事业忠心耿耿，为革命不惜牺牲自己的一切。他自己曾两次被捕入狱，不论敌人如何威胁利诱，软硬兼施，严刑拷打，始终坚贞不屈，表现了共产党员的崇高气节和英雄气概。他的两个孩子都因父母忙于革命工作，无法照料，托送别人家抚养；第三个孩子只活到八个月就夭折了，他爱人徐全直在上海坚持地下斗争时不幸被捕，在南京宪兵司令部狱中受尽酷刑，始终坚贞不屈，于1934年1月在南京雨花台壮烈牺牲。但是，任何困难和不幸都压不垮真正的共产党人。陈潭秋闻讯爱人壮烈牺牲的噩耗后，化悲痛为力量，更加努力地为党工作，更加坚决地打击敌人。
1933年夏，陈潭秋进入中央革命根据地，任中共福建省委书记。1934年1月，他出席了中华苏维埃共和国第二次全国代表大会，当选为中华苏维埃共和国中央执行委员会委员，被任命为粮食人民委员(粮食部长)。在反"围剿"斗争极其艰苦惨烈的条件下，陈潭秋努力工作，合理安排，保证了前方军需和根据地人民的口粮供给。红军主力长征后，陈潭秋奉命留在江西坚持游击战争。
在一次突围的激烈战斗中，敌人的子弹打中了他的右耳，他的脑部也受到震荡，党组织送他到上海治疗。不久，中共中央派他和陈云等同志去苏联，参加共产国际的工作。
蒙难新疆
1939年5月，陈潭秋奉命从苏联回国，根据党中央的指示留在新疆，任中共中央驻新疆代表，负责八路军办事处的工作。
当时的新疆，在地方军阀盛世才的统治之下。盛世才自1933年夺取新疆统治大权之后，为巩固自己的地位，伪装进步，挂起"亲苏"、"拥共"的招牌，标榜所谓反帝、亲苏、民平、清廉、和平、建设"六大政策"，借以笼络人心，骗取苏联的援助和中国共产党的支持。为了团结新疆各族人民共同抗日，中国共产党从抗日大局出发，在抗日战争初期与盛世才建立了抗日统一战线关系，并应盛世才的邀请，自1937年起，陆续派出一批干部和党员到新疆工作。
陈潭秋到新疆后，化名徐杰，投身一场新的特殊的战斗。他正确地贯彻执行党的抗日民族统一战线的方针政策，为发展新疆的经济、文化建设、开展抗日救亡运动、支援抗日前线，作出了重要贡献。
1941年6月、12月，苏德战争和太平洋战争相继爆发后，国内外法西斯势力猖獗一时，盛世才的政治立场迅速右转，加紧与蒋介石相勾结，掀起反共逆流，显现出又狠又蠢的"狼种猪"狰狞面目。在乌云翻滚、山雨欲来的复杂形势面前，陈潭秋临危不乱，机智勇敢地组织和领导同志们进行着顽强的斗争。他教育大家：如果被捕入狱，"我们必须坚持共产党员的气节"，"要把监狱变成锻炼我们每个共产党员的学校，变成我们对敌斗争的战场"。
盛世才终于公开撕下了进步的伪装。1942年9月17日，他派军警包围了八路军办事处，以"盛督办请谈话"为名，将陈潭秋、毛泽民、林基路等领导同志逮捕。同时，将我党在新疆的全部人员，包括病残人员和家属小孩共一百六十多人全部软禁起来，制造了骇人听闻的"新疆事件"。
陈潭秋被监禁起来之后，不顾个人安危，想方设法打听事态恶化的程度。当他知道了"新疆事件"的全部情况后，气愤地骂道："这头无耻的狼种猪！"他打电话质问盛世才，并写了一封信，抗议他的无耻行径。他还设法和外面的同志取得联系，鼓励大家坚守共产党员的革命气节，并要他们提高警惕，采取必要的防范措施。
陈潭秋在狱中与敌人进行了英勇顽强的斗争。敌人把他囚禁在一个特设的地下密室里，拉屎撒尿都在里面，每天只给吃两餐，每餐是两个又黑又硬的小馍，一小勺咸菜，一小碗开水。但在早将个人生死置之度外的共产党人面前，残酷的迫害和折磨算得了什么！敌人无中生有地捏造了所谓"共产党四·一二阴谋暴动案"，威逼陈潭秋招供，陈潭秋斩钉截铁地回答："绝对没有这回事！"敌人利用叛徒来"作证"，陈潭秋愤怒地揭露敌人的无耻陷害勾当，并严厉斥责无耻叛徒出卖灵魂的罪恶行径。他还慷慨激昂地列举了我党在新疆坚持统一战线，坚持团结、坚持抗战的生动事例，驳斥了敌人攻击共产党破坏抗战的无耻谰言，义正辞严地指出："我们在新疆做的事都是光明正大的。"恼羞成怒的敌人妄想用严刑拷打的残酷手段使陈潭秋屈服，对他施以"坐飞机"、"压大杠"、"灌辣椒水"等酷刑，陈潭秋坚贞不屈，宁折不弯。敌人又采用"车轮战术"，一连数天对陈潭秋进行昼夜轮番审讯，妄图使他在极度疲劳，神经失控的状态下吐露党的机密。他稍一合眼，便被敌人用烈性刺激药物熏醒，但敌人的这一卑鄙伎俩在真正的共产党人陈潭秋面前，同样也无法得逞。敌人又引诱陈潭秋在"脱党声明"上签字，同样遭到他的严辞拒绝。凶残的敌人黔驴技穷，便以死亡来威胁陈潭秋。在最后一次审问时，敌人恶狠狠地问道："你还需要考虑吗？"陈潭秋斩钉截铁地回答："我用不着考虑！"1943年9月23日，丧心病狂的盛世才，发出了秘密处决的命令。当天深夜，陈潭秋和毛泽民、林基路被敌人以极为残忍的手段秘密杀害。陈潭秋时年四十七岁，他把自己的一生，献给了伟大的共产主义事业。
伟大的无产阶级革命家、陈潭秋的老战友董必武曾题诗悼念烈士："战友音容永世违，平生业绩有光辉。如闻声颜精神振，展诵遗篇识所归。"
