1931年，成都各界发起反日同盟，并与抗日青年救国团体合作。陈同生参与其中，积极进行抗日救国活动。1932年淞沪抗战爆发后，党内一位同志被当局逮捕，陈同生通过关系使其得以释放，但陈同生却因此被当局怀疑。为了避免株连，陈同生离川赴沪找党中央，要求去中央苏区工作。后来，《淞沪停战协定》签订，陈同生在上海的中国公学就读。此时因中共四川省委被破坏，陈同生失去了党的组织关系。不久，陈同生又在上海找到了党组织，并参加了中国左翼文化总同盟的工作。

1933年，陈同生被调到“互济会”工作，参加上海工人运动，领导杨树浦一家橡胶厂的党支部。因肠出血，陈同生到法南区（法租界与南市）养病，卖文为生。后来党调他到中央保卫局工作。

1934年10月25日，因叛徒告密，陈同生被捕入狱。因狱中无人知道陈同生的真实身份，于是他坚决不招供与党的关系，继续以新闻记者的身份掩护自己。敌人对其严刑逼供，还将他拖到刑场陪斩。但陈同生视死如归，始终未向敌人吐露真相。

1935年10月，敌人以《危害民国紧急治罪法》判处陈同生有期徒刑八年。11月6日，他被押往南京中央军人监狱服刑。在狱中虽患病，但仍与难友一起坚持斗争。

1937年8月，日机轰炸南京，炸弹落到了离南京中央军人监狱不远的地方，政治犯纷纷要求出狱奔赴抗日前线。经八路军办事处和周恩来出面具保，国民党当局释放了狱中的全体政治犯。8月27日，陈同生等人被无条件释放。出狱后陈同生找到了党组织，并由吕超、吕一峰等著名人士引荐，出任《金陵日报》代理社长。

1938年，陈同生去武汉，任国民革命军政治部第三厅少校科员，并在周恩来的领导下，创建中国青年新闻记者学会且当选为该学会理事。后又因刑伤复发去香港治疗。在港期间，陈同生还组织了青年新闻记者学会香港分会，团结了一批进步的新闻记者。1938年底，陈同生回到武汉，任青年新闻记者学会秘书，主编《新闻记者月刊》。为争取言论出版自由，陈同生等人与国民党新闻检查处展开了针锋相对的斗争。1938年10月，陈同生离开即将沧陷的武汉去长沙，筹办国际新闻社。国民党撤出长沙前纵火烧城，实行所谓“焦土抗战”。陈同生离开长沙，前往桂林开展新闻记者学会工作。

1939年3月10日，陈同生在衡阳进行革命活动时，被国民党特务逮捕，押赴后方。恰遇日机轰炸，押解他的特工人员纷纷逃散，陈同生乘机摆脱监视，在朋友的资助下，转到宁波、上海，找到了组织。江苏省委决定派陈同生去编辑《导报》。后因该报经常报道抗战消息，被当局勒令停刊。

1939年9月，江苏省委派陈同生到江南抗日游击区根据地苏州、常熟、太湖一带参加武装斗争，出任江南抗日义勇军指挥部秘书长。1940年，陈毅率部开辟江北抗日根据地。陈同生随军到江北任苏北纵队（即挺进纵队）政治部副主任。为了孤立反共的韩德勤部队，对地方武装展开统战工作，陈同生奉命到泰州与李明扬、李长江（二李）谈判，计议共同抗日。陈同生到泰州后，二李的部下密谋杀害他，将其软禁在招待所。直到新四军在郭村战斗中获胜，二李看到了新四军的威力，未敢加害陈同生，并设宴道歉将其送回。此后，新四军继续东进并在泰兴、仓县与泰州一带建立黄桥军民联合办事处，陈同生任办事处副主任兼泰兴县县长。

1941年3月，陈同生调到苏中军分区第四分区，担任政治部主任、苏中第四地委委员，任务是联合当地的抗日进步分子，与当地实力派（主要对象是二李）建立抗日民族统一战线，孤立、打击韩德勤部，巩固苏中抗日根据地。1941年10月，日军在苏中进行大扫荡。组织上派陈同生开辟通海根据地，占领了韩德勤的最后一个据点，使沧陷三年的通海地区得以解放，人民群众欢欣鼓舞。1941年12月，陈同生调任苏中东南行署（管辖海门、启东、崇明等县）主任。海启警卫团成立后，陈同生任政委。1942年夏，该团攻打日伪占领的据点，大获全胜。

1942年10月，陈同生任中共苏中第二地委委员兼苏中第二分区（辖东台、泰东、兴化等县）专员。后来泰东和东台合并成立了东台警卫团、兴化警卫团，粉碎了日伪的“扫荡”、“清剿”，扩大了根据地。

1943年10月，陈同生被调到华中党校参加整风。整风期间，党对他的历史做了明确的结论，认为他是经得起考验的老党员。

1944年8月，陈同生从华中党校结业后，调到华中局政策研究室工作。

1945年4月，陈同生被调到华中建设大学任文教系主任兼建设大学党委会委员。8月15日，日本宣布投降，华中局派陈同生参与接管天长、六合、淮月安、淮阴等中小城市，帮助建立华中局机关。1945年11月，内战爆发，陈同生任华中军区政治部联络部副部长兼国民画党军队工作部部长，主要负责统战工作。

1946年1月，国共正式达成停战协定后，开始进行军调处工作，陈同生以少将、联络部长的身份参加了谈判。1946年秋，国民党毁约向江北地区全面进攻，解放军战略撤退至山东地区，陈同生被任命为华中二梯队司令，随军撤到山东。

1948年3月，任华东军区政治部联络部副部长、华东军区解放军官教导总团政委。1948年8月，陈同生任第三野战军政治部联络部部长。南京解放前夕，陈同生被调至第二野战军，调查国民党军队情况、进行策反工作，并参与筹建中共南京市委和南京市军管会。

1949年4月，陈同生随军南下进入刚刚解放的南京，任中共南京市委委员、市军事管制委员会秘书长、市人民政府秘书长，参加该市的接管工作。当接管告一段落时，因过度劳累而刑伤复发，住院治疗。1949年10月，陈同生调任中共南京市委统战部长。

1950年8月，陈同生调至上海，任华东局统战部副部长、华东军政委员会副秘书长兼办公厅主任、人事部副部长。

1952年，陈同生因病住院治疗。病未痊愈，即奉命赴朝鲜战场慰问，任中国人民第二届赴朝慰问团华东分团副团长（团长为胡顾文，未赴朝）。福建前线部队取得东山战斗胜利后，陈同生又奉命率团前去慰问。

1953年，陈同生参加机关“三反”运动。

1954年，陈同生参加华东局扩大会议，学习党的七届四中全会决议，批判饶漱石的领导作风与干部政策。同年年底，华东局机构撤销，陈同生负责善后事宜。

1955年，陈同生调任上海第一医学院院长兼党委书记。

1959年，陈同生在病中写下了回忆录《不倒的红旗》。

1963年，陈同生调任中共上海市委统战部长、市政协副主席，仍兼任上海第一医学院院长。

1966年，“文化大革命”开始，陈同生被批斗，停止工作。

1967年7月，陈同生被错定为“三反分子”而隔离审查。“四人帮”及其爪牙污蔑他为“叛徒”、“假党员”。

1968年1月25日，陈同生被造反派迫害致死。

1972年，由张春桥控制下的上海市委对陈同生之死作出了毫无根据的结论：“对抗审查，自杀身死”。

1978年7月，中共上海市委对陈同生案进行复查，并平反昭雪，为其举行了隆重的骨灰安放仪式。

经吕一峰推荐，1937年9月初，《金陵日报》董事会经研究决定，陈同生任总编辑，负责报社日常工作。那时的南京，没有抗战首都的气息。在《中央日报》、《扫荡报》上面找不到一句“国共合作，共同抗日”的话，天天仍是“一个主义、一个党、一个政府、一个领袖”的老调子。大街上也看不到一张“团结抗日”、“国共合作”的标语。

陈同生到八路军办事处，向李克农汇报了这件事，想听听组织上的意见。李克农听了高兴地说：“这是一件送上门来的好事，真是来之不易啊！”李克农还说，面对国民党的新闻封锁，现在南京很难听到我们的声音，连国共两党合作抗战的宣言都不予公布。我党在南京自办一份报纸颇不容易。国民党用尽一切办法和我们为难。我们的《新华日报》至今还是有人无报，八路军参加抗战的消息一点也透不出去。现在只能靠八路军办事处油印一些通报和战报。他鼓励陈同生去《金陵日报》，争取让这张报纸在团结抗战的前提下，发表共产党的主张和八路军的战况。在这种情况下，陈同生接受了金陵日报总编辑的职务，并任代社长。

陈同生在报馆上班以后，才知道那里的记者和编辑，大多是林森和吕超的亲戚朋友，没有一个是真正会办报纸的人。《金陵日报》没有外勤记者，新闻肯定争不过别家报纸。于是陈同生就找了一些致力于抗日救亡的朋友来写社论、专论，又请了一些进步作家来写副刊。组织上还安排何云、朱仲龙和周维等同志到《金陵日报》工作。何云和周维都曾是陈同生在狱中的难友。何云是有办报经验的记者，在《金陵日报》工作的同时还在筹备出版《新华日报》。周维是工人出身，负责发行。朱仲龙是“一二·九”学生运动的积极分子，那年才19岁，风华正茂。他们的到来为《金陵日报》注入了新的血液，使报纸的面目焕然一新，别的报纸不敢登的消息，《金陵日报》大胆刊登。《金陵日报》用头版通栏发表了中国共产党关于国共合作的宣言、平型关大捷的消息和一些八路军的战报。

1939年9月，江苏省委派陈同生到江南抗日游击区根据地参加武装斗争，任江南抗日义勇军（简称“江抗”）指挥部秘书长。当时，为了贯彻中央军委下达给新四军的“向南巩固，向东作战，向北发展”战略方针，1939年9月下旬，以叶飞为司令员的江南抗日义勇军开始在苏州、无锡、常州一带作战。

“江抗”是以老红军为骨干建立起来的抗日新军，军民关系、战斗作风都很好，后来成为新四军主力的一部分。来到“江抗”后，陈同生开始和司令员叶飞、副五司令吴焜、政战委刘先胜并肩战斗。叶飞是闽东红军的创始人之一，在红军主力长征的艰苦年月里，他率领部下打了三年游击战。吴焜参加二万五千里长征时屡建奇功，曾在红军中任团长。政委刘先胜曾是安源矿工。起初，他们只是把陈同生当成白区来的普通知识分子来照顾，但很快就发现他不仅参加革命早，且对军旅生活并不陌生，是一个可以同生死共患难的战友。因此，陈同生很快就和这些年轻的战友建立了很好的关系。他们共同领导这支部队打了不少硬仗，在同几倍甚至几十倍于我军的敌人的战斗中，取得不少胜利。

新中国成立后，陈同生主动要求到高校任职。1955年6月，中央决定他担任上海第一医学院党委书记兼院长。为了支援内地建设，上医当时面临着整体迁往重庆的重大任务。

陈同生从实际出发，想出了“母鸡下蛋”的办法来支援内地医疗卫生教育事业的建设——将全校的学科带头人、教师、科研设备等一分为二，由上医在重庆建设一所新的医学院。最终，中央同意了陈同生的方案，并任命他兼任重庆医学院首任院长。通过精心筹备，重庆医学院于1956年开学，招生434人，附属医院设有150张病床，为内地医学人才的培养和医疗卫生事业作出了重要贡献。

2005年，复旦大学在百年校庆期间将枫林校区的东、西主干道分别命名为“同生东路”、“同生西路”，以激励后学，让师生员工记住陈同生为上医的发展作出的历史性贡献，发扬光大他的革命精神。

2006年，复旦大学在枫林校区举行“纪念陈同生诞辰100周年座谈会”，纪念陈同生同志诞辰100周年，以缅怀他在上海第一医学院长达10年的工作经历，表达广大师生员工对他深切的思念之情。