陈独秀，谱名庆同，官名乾生，字仲甫，号实庵，另有三爱、只眼、顽石、雪衣等三十几个笔名、化名。1879年（清光绪五年）10月9日，生于安徽安庆（又称怀宁）一个破落的士大夫家庭。他天资聪明，由祖父和大哥教读，18岁考中秀才。转年到南京参加乡试，结果落榜。这时，他已读到梁启超主编的《时务报》，崇信维新思潮，与安徽维新派人士交往。他对康梁受到的攻击，"愤不能平，恒于广座中为康先生辩护",遂亦被乡里瞀儒指"为康党，为孔教罪人，侧目而远之".
康梁维新运动失败后，陈独秀也被追捕，逃到东北嗣父处。八国联军入侵中国时，他亲眼目睹了沙俄在我东北烧、杀、淫、掠之暴行，犹如见到母亲遭凌辱，受此刺激，开始思考个人、国家与世界问题。1901年赴日留学，曾参加励志社及留学生中最早的革命团体青年会，与激进分子交往，阅读大量宣传西方资产阶级政治学说的书刊，迅速成长为一个资产阶级民主主义者。有一次，鉴于清政府委派的学监姚煜阻碍中国留学生的正当要求，陈约同张继、邹容等人闯入姚宅，张抱姚腰，邹捧头，陈挥剪，割发代首，使其威信扫地。陈等3人即被日政府强行遣送回国。
1903年，沙俄背约，拒从我国东北撤兵，并向清政府提出新的侵略要求，因而激起轰轰烈烈的拒俄运动。陈独秀即回安庆发起组织"安徽爱国会",号召人人"执干戈卫社稷，以恢复国权基础".5月17日，他们在藏书楼召开演说会，宣传群众。演说毕，决定联络东南各省志士，创一国民同盟会，先谋南方独立，不受异族之欺凌。此活动震动当局，陈被通缉，连夜逃亡上海，与章士钊等合作创办《国民日日报》。年底，该报停刊，又到芜湖办起了《安徽俗话报》。他在该报发表50多篇文章，以白话文议古论今，宣传爱国救亡、反帝反封建、科学和民主。
1904年秋，陈独秀应邀到上海，参加"军国民教育会暗杀团",与章士钊、杨笃生、蔡元培等试验炸药，研究暗杀。翌年，还参与吴樾谋炸清廷出洋五大臣的策划。这时，他为急于组织革命行动，停办了《安徽俗话报》，只身遍访江淮义士，在芜湖发起成立了"岳王会",任会长。后来在安庆、南京还设立了分会，势力一度相当可观，"大者聚徒数万，小者结党数千",培养了许多坚贞革命、至死不屈的领导骨干，为日后同盟会在江淮地区的活动打下了良好的基础。
安徽巡抚恩铭闻知陈的活动后大怒，欲穷治之。陈再次亡命扶桑。接着传来国内同盟会组织的起义不断失败、战友牺牲的消息，他一度陷于深深的苦闷、彷徨和孤愤之中，写下不少诗作，记录下这无限的惆怅。1911年，新的革命高潮终于到来。这年10月，在杭州陆军小学任教的陈独秀，得到武昌起义消息后，即推动当地党人响应，并写革命檄文多篇，到处张贴，使官吏闻之悚然。杭州光复后，他又参加安徽的斗争，并在胜利后先后出任安徽都督府秘书长、秘书、顾问等职。
在任秘书长期间，陈独秀曾提出一系列改革措施，铲除旧官僚制度，改善人民生活，企图以猛药治痼疾，遭到群僚的抵制而失败。二次革命起，他协助都督柏文蔚制订反袁大计，起草安徽独立宣言。但是又很快失败，他被通缉，再次亡命上海，其安庆的家被抄，两个儿子延年和乔年也逃到沪上，投靠父亲。这时的陈独秀由于不断遭到挫折和失败，陷于彷徨和苦闷之中，生活也几近"静待饿死"的境地。
1914年7月，陈独秀应章士钊之邀，去日本协助编辑反袁杂志《甲寅》。11月，他在该刊第一次用"陈独秀"笔名发表了《爱国心与自觉心》一文，在思想界引起强烈反响。该文认为近世国家是"为国人共谋安宁幸福之团体",而如今中国，民无建设这种国家的"自觉心",袁政府又滥用国家威权，进行种种卖国害民的罪恶活动，因此，他认为"恶国家甚于无国家";"瓜分之局，何法可逃，亡国之奴，何事可怖".文章表现了作者强烈的忧国忧民的爱国主义思想、急切盼望出现一个"为国人谋幸福"国家的心情，阐述了建设近世国家关键在于提高国民"自觉心"的观点。但是，由于该文采用了"故作危言，以耸国民力争自由"的"正言若反"的表达方法，引起了不少人的误解。他们纷纷投书《甲寅》诘问，"以为不知爱国，宁复为人，何物狂徒，放为是论".陈独秀不屑回答读者的责问，但是他却从中悟出几年来革命屡起屡折、不能救亡的根源，在于国民在孔教和宗法制度的毒害下的愚昧和落后，中国的出路，首先要进行一场文化思想革命。从何入手，应该从办一份鼓吹新思想的杂志入手。而这个新思想就是使西方国家繁荣富强的资产阶级民主主义。他十分自信地对人说："让我办十年杂志，全国思想都全改观。"
1915年9月15日，陈独秀在上海创办了《青年》杂志（第二年起，改名为《新青年》）。他在发刊词中高举科学和民主两面大旗，向传统儒家伦理宣战，以图从改变国民性入手，造就一代新青年。他提出新青年的六条标准是：自主的而非奴隶的，进步的而非保守的，进取的而非退隐的，世界的而非锁国的，实利的而非虚文的，科学的而非想象的。从此在全国掀起了一个以批判孔教、批判封建宗法制度、争取个人自由权利为中心，以振兴中华为目标的近代中国启蒙运动。
由此陈独秀名声大作，1917年1月，蔡元培三顾茅庐聘其为北京大学文科学长，以帮助他对这个封建文化堡垒进行改革和整顿。陈独秀即把《新青年》移到北京，以北大为阵地，先后联络有文学改良思想的胡适，提出"打倒桐城谬种和选学妖孽"而"在寂寞里奔驰的猛士"钱玄同，有辩证法思想呼唤"青春之国家"的李大钊，以"只手打孔家店的老英雄"著称的吴虞，被鲁迅称为"好伙伴"、"活泼、勇敢的战士"、提倡文章分段和用标点符号的刘半农，以及鲁迅等人，组成一个以他为主帅的新文化运动的强大阵营。他们在批判儒家纲常学说、进行伦理革命的同时，还进行了文学革命和教育革命。陈独秀在胡适文学改良倡议的基础上，发表《文学革命论》，提出更加激进的反封建的文学主张：推倒雕琢的阿谀的贵族文学，建设平易的抒情的国民文学；推倒陈腐的铺张的古典文学，建设新鲜的立诚的写实文学；推倒迂晦的艰涩的山林文学，建设明了的通俗的社会文学。在教育方面，北大的改革，特别是陈独秀主持的文科改革，也取得了很大的成绩。他们批判摧残青年身心健康、只顾个人升官发财而与社会脱离的旧式教育，鼓吹"取法西洋",实行现实主义、惟民主义、职业主义、兽性主义（意志顽狠，体魄强健，独立自主、顺性率真）的教育方针。
陈独秀发起的新文化运动，在全国发生了很大的影响，到五四时，受陈独秀和《新青年》的帮助和影响而出现的宣传新思想、批判旧传统、谋社会改造的刊物达数百种，进步社团也有三四百个。
但是，陈独秀指导这个运动的哲学思想是"优胜劣汰"的进化论和形而上学，认为中国衰落是自己不长进，与帝国主义无关，因此他们不提反帝口号。运动初起也不干涉现实政治，企图把运动局限在文化领域里。然而，政治却要来干涉它。首先是受到冲击的保守势力孔孟之道的卫道士们勾结反动政府，对陈独秀和《新青年》横加压迫。陈迎接挑战，坚决反击，并表示为了拥护民主和科学，"一切政府的压迫，社会的攻击笑骂，就是断头流血，都不推辞".同时，围绕着1918年第一次大战结束后巴黎和会的召开，维护中国权利的斗争尖锐起来。于是，陈独秀把文化运动与政治斗争结合起来，由启蒙走向救亡。
1918年12月，陈独秀与李大钊等人一起创办了直接干预政治的《每周评论》，并把收回战败国德国在我国山东的权利问题，作为报道和评论的重点。他写的发刊词和《除三害》等文章，明确提出了外求独立，内反军阀独裁的主张。大战结束时，他曾对西方民主国家特别是高喊以和平、民主、平等原则来处理国际问题的美国总统威尔逊，抱有很大的幻想，认为"公理战胜强权"的时代到来了。但是，1919年4月，当闻知巴黎和会在英法美操纵下决定把原德国在我国山东掠夺的权利交给日本、北京政府也准备接受时，陈独秀无比愤慨，怒质"公理何在",嘲笑威尔逊是"威大炮",号召人民起来"直接行动",捍卫国家主权。
5月4日，一个以收回山东权利、惩办三个卖国贼为目标的爱国运动，终于在北京爆发，很快席卷全国。反动政府严厉镇压，爱国学生前仆后继。6月9日，在斗争最激烈的时刻，陈独秀和李大钊等草拟了《北京市民宣言》，提出更激进的口号，指导运动向纵深发展。
11日，陈独秀带着自己印刷的"宣言",到前门闹市区散发，被暗探逮捕。这引起社会的强烈反响，许多团体和名流纷纷奔走营救。毛泽东在他主办的《湘江评论》上撰文，称陈是"思想界的明星".9月16日，陈独秀终于被释放。
当时，随着巴黎和会的召开和五四运动的掀起，中国人民对西方民主主义的热情正在消退，而马克思主义和各种社会主义思潮，却挟着十月革命胜利的声威，在神州大地上高歌猛进。陈独秀过去信仰资产阶级民主主义，宣传个人的自由和解放，现在认识到没有阶级的解放，个人的解放是不能实现的，因此首先要求阶级的解放。过去他热衷于资产阶级共和制度，如今他说资本主义代替封建主义也不过"少数人得着幸福，多数人仍然被压在少数人势力底下，得不着自由与幸福";"主张实际的多数幸福，只有社会主义的政治".他还说："我们相信世界上的军国主义（帝国主义）和金力主义（资本主义）已经造成了无穷的罪恶，现在是应该抛弃了。"并明确拥护无产阶级专政。这表明陈独秀已开始由资产阶级民主主义者转变为共产主义者即马克思主义者。
陈独秀出狱后，行动仍受监视。翌年，他化装后，在李大钊的帮助下，摆脱监视，移居上海。两人分手时，相约分别在南北筹备革命党。陈到沪后，以主要精力从事调查研究中国工人阶级状况，创办工人夜校、工人刊物《劳动界》和店员刊物《伙友》等，向工人宣传马克思主义，揭露资本家剥削工人的真相，启发工人的觉悟，使他们认识自己在社会上的重要地位和肩负的历史使命。
由于中国的五四运动引起了列宁等刚刚建立的共产国际的注意，俄共远东局维经斯基等一行人，于1920年4月奉派来到中国。他们在北京与李大钊等人联系座谈后，提出帮助中国建立革命政党问题。李介绍他们到上海与陈独秀联络。他们到上海后，陈独秀即召集周围热心宣传社会主义的李汉俊、李达等人，座谈了几次，最后决定酝酿成立政党，并确定名称叫"共产党".8月，中国共产党发起组正式成立，设临时中央局，推陈为书记，并约请各地社会主义者组织支部。于是北京、济南、长沙、武汉、广东、巴黎、东京等地的共产党早期组织先后成立。
与此同时，陈独秀等人对当时影响较大的所谓"社会主义新思潮"基尔特社会主义和无政府主义，进行了论战。通过论战，争取了许多青年转而信仰马克思主义，加入共产党。
当时在广州的粤军总司令兼广东省长陈炯明标榜自己是社会主义者，坚聘陈独秀到广东任省教育委员会委员长。陈独秀为了把马克思主义宣传扩大到广东，并推行他多年来教育改革的主张，1920年12月前往应聘。他上任后，利用职权，采取一系列措施，大力改革广东教育，开办"宣讲员养成所",发展各种专业教育、成人补习教育和社会教育等，在这个过程中，他积极宣传马克思主义，培养了一大批党、团、工会干部，并帮助谭平山、陈公博等人，与占优势的无政府主义者划清界限，重建了广东共产党。所有这些，遭到各种保守势力的强烈反抗，教育改革受阻。陈独秀顿萌退志。正在此时，上海的中共中央和共产国际代表马林也连连催促他迅速回沪主持中央工作。马林一行早在1921年春来华，他们认为正式成立中国共产党的时机已经成熟，于7月下旬帮助召开了中共第一次全国代表大会。当时陈独秀在广州忙于教改，没有出席。但鉴于他的崇高威望和筹建党的工作中的作用，大会推举他为中央局书记。他于9月回沪。
陈独秀为首的中共中央满怀激情地开始有计划、有步骤地开展各项工作，工作重点是发动工人运动。中央成立了"劳动组合书记部",各地设立分部，具体领导工运：创办工人刊物，在工人区开办补习学校，组织工会，发动罢工等。陈独秀坐镇中央，指导全国工运。除了及时发出中央文件之外，他从1921年11月到翌年5月，发表了十多篇专门论述工运的文章，指明工运的主要对象和最终目的，解释工人阶级对各党派应取的不同态度及对招牌工会的斗争策略，克服工人群众中的帮派观念等，从而使中国工人阶级迅速成熟起来，很快掀起全国第一次工人运动高潮。
但是，由于当时陈独秀和党中央一心想直接照搬俄国十月革命模式，进行社会主义革命，所以把资产阶级当作革命对象，也不把国民党等资产阶级民主派放在眼里，而广大农民又尚未发动，因此工人阶级在城市里实际上陷于孤军作战的境地。1923年二七惨案开始，中外反动派联合镇压工人后，工运很快转入低潮。革命航船起锚后，面临着一个选择正确航道的问题。
列宁领导的共产国际首先提出了这个问题。1922年1月，共产国际在莫斯科召开了远东各国共产党和民族革命团体第一次代表大会，明确指出中国等被压迫民族国家当前的革命是反对帝国主义和封建主义的民族民主革命。列宁在病中接见了参加大会的国共两党代表，希望两党合作，推进中国革命。中共接受列宁的思想，在7月举行的"二大"上，通过了陈独秀起草的"宣言",明确了中国革命应分民主革命和社会主义革命两段进行的认识；制订了党的最高纲领和最低纲领，提出了反帝反军阀的口号和与国民党等民主派建立"民主主义联合战线"的方针。陈独秀在大会上被推选为中央委员会委员长。
然而，马林在考察国民党影响较大的南方并与孙中山交谈后认为，共产党的力量还太小，只有通过国民党的组织和影响，才能迅速走出狭窄的知识分子小圈子，进入到工农群众中去，成为一个全国性的大党。孙中山也不答应党外联合的方针，只希望共产党人加入国民党，以新鲜血液来挽救正在"死亡"的国民党。为此，马林向国际提出了共产党员加入国民党以实现国共合作的建议。共产国际批准了他的建议，并作为决定派马林到中国执行。陈独秀为首的党中央和全国各区委，起先几乎一致反对加入国民党，认为两党的宗旨、性质、基础、政策"太不相容","共产党倘加入该党，则在社会上信仰全失".但是，在8月杭州召开的中共中央特别会议上，马林拿出共产国际训令后，陈独秀等表示服从，但要求孙中山取消打手模宣誓效忠等入党办法，并按民主原则改组国民党。孙接受了这些条件。于是陈独秀首先由孙中山主盟，加入国民党。
然后，陈独秀积极贯彻共产国际方针，撰写一系列文章，阐述国共合作的意义，并认真参加国民党的改组工作。1923年6月，中共三大正式通过了共产党员以个人身份加入国民党的方针。在会上，他继续当选为中央委员长。翌年1月，孙中山召开国民党一大，改组国民党，李大钊、林祖涵、谭平山、瞿秋白、毛泽东等共产党员参加，并当选为中央委员或中央候补委员，国共合作终于实现。
但从此陈独秀又走向另一极端——右倾并放弃革命领导权。他的思想明显受到马林抬高资产阶级国民党、贬低无产阶级共产党观点的影响，认为中国资产阶级"比农民集中，比工人雄厚";而且视民主革命为资产阶级为主导为基础的革命，应该由资产阶级领导，革命成功后，"在普通形势下，自然是资产阶级握得政权";只有下一个社会主义革命才是"我们自己的革命".现在既然必须经过资产阶级民主革命才能进到社会主义革命，那末我们共产党就来当客卿、助手和苦力，先帮助国民党把当前的国民革命搞好，但我们工作的重点应放在准备下一个革命上。这种思想是当时全党的认识，并在中共二大文件中有所表现。瞿秋白和邓中夏等少数人曾发表文章，批判这种思想，强调无产阶级是国民革命的"领导者",共产国际也派维经斯基及中共旅莫支部负责人之一彭述之回国，贯彻无产阶级领导权的精神，并写进了1925年1月召开的中共四大决议。陈独秀也表示接受这个精神，并被选为中央总书记兼组织部主任。但是，一是由于他思想上没有解决问题，二是（也是最主要的）在以后的实际工作中，从共产国际、苏共中央斯大林，到他们在中国的代表，都对国民党新右派蒋介石集团的反共活动采取退让政策，所以这个问题在大革命中始终没有解决好。
尽管如此，当时的形势是革命正走向高潮，特别是中共四大通过了工、农、青、妇等一系列群众运动的决议，为党发动大规模的群众运动揭开了序幕，从2月开始，上海的党组织就在工厂中广泛发动罢工斗争。而历次罢工最高的指挥者是陈独秀，各个重要事项，如应否发动，什么条件，如何谈判，可否签字等，都是工运干部与他共同开会决定。同时，他还不断写文章进行宣传和指导。在日、英帝国主义先后制造枪杀中国工人、学生的血案后，终于爆发了以上海为中心、波及全国的轰轰烈烈的五卅反帝爱国运动。从运动开始到9月基本结束，陈独秀发表了11篇文章指导运动：论述运动的性质、任务和策略，揭露批判敌人的破坏阴谋，批评运动中出现的一些错误言论等，不仅有力地配合运动打击敌人，还有效地帮助群众提高觉悟，使他们朴素的仇外心理上升到对帝国主义侵略本性的认识。陈独秀亲自做总商会长虞洽卿的工作，倾听他对运动的意见，请他代筹部分经费，救济罢工工人。对大资产阶级在斗争中的动摇，陈独秀也多次在《热血日报》上发表不署名文章进行批评，还通过他的一个同乡的关系，把广东资本家霍守华从安徽找到上海，在总商会中加强支持工人学生群众要求的力量。
1925年3月，孙中山病逝，国民党左、右派之间的斗争以及右派的反共活动激烈起来。老右派公开反对联俄、联共、扶助农工的政策，刺死了左派领袖廖仲恺，又在北京西山召开非法的"中央全会",通过反共决议；以蒋介石、戴季陶为代表的新右派，因还要依靠苏联和共产党的帮助，取代北洋军阀，不公开反苏反共，但也宣扬"共信不立",竭力打击和限制中共的力量。1926年3月和5月，蒋介石先后制造了"中山舰事件"和"党务整理案",向共产党发起严重挑衅，争夺革命的领导权。陈独秀原打算组织力量反击，但又从国民革命是资产阶级的革命的观念出发，提议共产党退出国民党，被共产国际拒绝。共产国际和斯大林指示中共对老右派坚决反击，促使国民党将他们开除；但对新右派，则要利用他们反帝反北洋政府的"积极性",采取退让的政策，满足他们的要求。于是，共产党在国民党内的力量受到严重削弱。陈独秀在他的退出国民党的提议被否定后，更加消极，自觉地以"在野党"和"苦力"自居，推行"退而不出，办而不包"的政策。
1926年7月，苏联急切盼望和大力支持的广东国民革命军北伐开始。但是，陈独秀主持党中央通过了反对北伐的决议。他从以往孙中山及西南军阀多次北伐的历史经验出发，断言这次北伐也是"军人政客争权夺利的军事投机",没有革命的意义；而且，"北伐军能否打到武汉大有疑问".更主要的是陈独秀坚信马克思主义在欧洲革命的道路——依靠工农群众，"由宣传到组织，再到暴动",是唯一正确的道路，从而把它与正规军队进行的革命战争对立起来。因此他以中央名义，发出一系列指示，不准党的优秀干部参加黄埔军校、北伐军和北伐军占领区的政权机关。于是苏联提供的大量军火都落到了蒋介石集团手中，使整个革命处于十分危险的境地。
北伐战争的发展大出陈独秀所料，一路凯旋，9月即饮马长江，攻克汉口，10月攻占武昌，随后挥师东南。北洋军阀东南五省联防总司令孙传芳，调主力应付，上海一时防务空虚，共产党在10月和翌年2月，两次发动武装暴动，结果因没有经验和资产阶级动摇等原因，没有成功。接着，陈独秀亲自出马，与罗亦农、周恩来、赵世炎等八人组成特别委员会，于3月21日北伐军兵临城下时发动第三次暴动，经过一天一夜的激烈战斗，终于取得胜利。从北伐军打下南昌开始，蒋介石即与帝国主义和江浙财团为中心的大资产阶级勾结，准备叛变革命。他制造一系列惨案，摧残共产党领导的工农运动，一路杀到上海。陈独秀估计到蒋介石也要向上海的共产党特别是工人纠察队开刀，一面请示国际，一面准备武装反抗。但是，国际来电，不准军事反蒋，可在群众中开展一次反右派的运动，反对正在策划中的政变；"武器不要交出去，必要时须隐藏起来".中山舰事件时被蒋介石排挤出国、现在被共产国际弄回国抑制蒋介石的汪精卫，这时到达上海，右派和共产党都来争取他。当时，右派为了制造反共借口，散布了许多谣言，说共产党要"打倒国民党",并指使工人冲击租界。陈独秀为了粉碎这种谣言，于4月5日与汪发表《国共两党领袖联合宣言》，宣称共产党不想打倒国民党，而国民党也"决无有驱逐友党摧残工会之事".陈独秀以为一纸宣言可以缓和上海的局势，即朔江而上，把中共中央迁到武汉。不料在12日，蒋就在上海发动反革命政变，大肆残杀共产党人和工人群众。陈独秀的大儿子陈延年，也在政变后被派到上海工作时，被捕牺牲。
上海政变后，广州、四川等地国民党也先后转向反革命，武汉地区陷入反革命四面包围的困境。陈独秀一面受到广大农民群众和毛泽东等农运干部要求深入进行土地革命，而国民党则要求限制甚至取消土地革命的强大压力；一面又受了共产国际的严令，不准退出国民党，不准破裂联合战线，找不到出路，终日惶惶不安。这时共产国际又派来罗易，主张深入土地革命，以巩固武汉革命根据地。鲍罗廷则认为东南地区反革命势力太强，革命应向西北发展。陈独秀赞同鲍的意见，主张土地革命等到北伐打下北京后再说。在这种情况下，4月底召开的中共五大，没有解决任何问题。共产国际原想撤换陈独秀，但没有找到合适的替代人，仍选他当总书记。到7月12日，共产国际来电改组党中央，成立没有陈独秀的临时中央常务委员会，15日，汪精卫集团实行"分共",大革命终于失败。
中共中央根据共产国际指示精神，组织了南昌起义、秋收暴动和广州暴动，企图挽救革命的失败，并在新派来的国际代表罗明纳兹的指导下，召开了八七会议，不指名批判了违背国际路线的陈独秀"右倾机会主义".9月，陈独秀和党中央先后迁到上海，过起漫长的地下斗争生活。陈独秀几次写信给中央，认为革命在往下落，应该全面退却，不应有暴动夺取政权的幻想，遭到认为革命形势在不断高涨的中央的批驳。有的中央委员还把陈的意见当作笑话到处宣传。在任江苏省委组织部长的二儿子陈乔年的劝说下，陈独秀不再写信，而埋头于中国文字拼音化问题的研究。不久，乔年也在国民党白色恐怖下被捕牺牲。共产国际和党中央多次邀请陈独秀去莫斯科讨论中国革命问题并参加中共六大，他拒绝，声言"中国革命应由中国人来领导".中国大革命失败后，从1923年起就以苏共党内反对派领袖身份进行活动的托洛茨基，向斯大林实权派发起了猛烈的进攻，攻击其在中国推行机会主义路线，应对失败负责；并认为当前中国没有革命形势，民主革命已经过去，共产党应在城市中开展反对独裁、争取民主的国民会议运动，以过渡到将来武装暴动一举夺取全国政权，完成社会主义革命；反对农村武装斗争和中共六大规定的当前仍是资产阶级民主革命的路线。一部分中国留学生受到影响，也进行反斯大林活动。他们被遣送回国后，1928年在上海成立了中国托派组织，宣传托洛茨基主义。翌年春天，陈独秀等一批下台的党内中上层干部，在阅读了托洛茨基论述中国革命、批判斯大林的文件后，自认为茅塞顿开：大革命失败的根源是共产国际令中共加入国民党的机会主义路线。于是，他们也结合起来，在党内进行派别活动。8月5日，陈独秀给中央一封长信，要求以托派路线代替中央路线。同时，他还反对中央在当时"中东路事件"中提出的"保卫苏联"的口号，建议考虑中国人民的民族感情，改用"反对国民党误国政策"的口号。这个意见含有合理的因素，但共产国际代表和党中央把所有这些都视为"反党、反苏、反共产国际"的行为。11月15日，中央政治局作出决议，将陈独秀等人开除出党。
托陈派曾要求加入留学生托派组织，但对方怕失去正统地位而拒绝。于是他们自己组织起来，12月开了一次会，推选陈独秀为书记，出机关报《无产者》。与此同时，又出现两个留学生托派组织，在托洛茨基多次来信调解和催促下，1931年5月初，四个托派小组织在上海召开统一大会，正式成立中国托派组织，沿用托陈派的"中国共产党左派反对派"的名称，陈独秀被推为中央书记处书记。
当陈独秀为首的中国托派准备为国民会议而开展广泛斗争的时候，九一八事件爆发，全国掀起抗日民主运动高潮。陈独秀创办《热潮》周刊，以个人或托派组织名义，发表大量文章、宣言和决议，声讨日本侵略，谴责国民党的不抵抗政策，支持并指导学生运动，做了大量工作，并在1932年2月10日，以托派中央常委名义起草发表了《政治决议案——目前的形势与我们的任务》，提出与中共合作，与左倾的资产阶级党派"共同行动",首先推翻蒋介石政府的策略。结果遭到刚刚上台的王明左倾集团的拒绝。托派内部坚决反对"投降"中共，他们空谈"工人无祖国","不爱资产阶级豪绅地主的国家",反对使用"抗日救国"和"爱国运动"的口号。
10月15日，托派中央被国民党当局破获，陈独秀等全体常委被捕。在法庭上，陈独秀大义凛然，慷慨陈词，批驳检察官强加给他的"借抗日反国民党"就是"叛国"的罪名。1933年6月，他被判八年徒刑。1937年，抗战爆发，国民党被迫释放政治犯。8月23日，陈获释。面对民族危亡的局势，他一改托派的传统立场，接连发表演讲和文章，拥护国民党政府领导抗战，拥护国共合作为中心的抗日民族统一战线，拒绝东去上海重整托派，而西下武汉，继又入川。这时，上海以彭述之为首的托派临时委员会执行托洛茨基第四国际指导的路线：继续贯彻阶级斗争的方针，反对国民党领导抗日，特别攻击共产党让步的国共合作政策是背叛工人阶级；主张利用战争造成的形势，发动革命，推翻国民党，建立无产阶级专政。因此，他们多次通过决议，批判陈独秀右倾机会主义。陈独秀则认为在这次大战中不可能爆发革命，并且以当时斯大林利用无产阶级专政清除异己大量残杀无辜的三次"莫斯科审判",以及苏联为粉碎"慕尼黑阴谋"与德、日分别签订互不侵犯条约为例，攻击苏联已经不是社会主义国家，无产阶级专政制度是与纳粹一样的独裁制。为此，他宣布"将我辈以前的见解彻底推翻",否定从马克思到托洛茨基的全部理论，自诩为"终身反对派".双方通过书信、文章进行了一场论战。
陈独秀出狱后，仍受国民党政府的监视，他的反苏言论有碍当时政府的"联苏制日"政策，不准他发表。陈独秀出狱时，曾到南京八路军办事处向叶剑英等人表示合作抗日，毛泽东为首的党中央曾积极响应，但双方正在联络之际，中共驻莫斯科的正、副代表王明、康生回国，诬陷陈是每月向日本间谍机关领取300元津贴的"日寇汉奸".从此他与共产党的关系彻底破裂。国民党曾要提供资金拉拢陈独秀成立"新共党",反对延安，但他予以拒绝。晚年的陈独秀贫病交加，1942年5月27日，他在四川江津一个偏僻的小山村里寂寞而逝。
