陈毅转党时，中国共产党已经从刚建党时的50余名党员，发展成为有500多名正式党员的组织。
　　当时，由于中国共产党统一战线工作的成功，孙中山在多次挫折和失败后，接受了中国共产党的主张，并于1923年11月25日国民党改组特别会议上确定了革命的“联俄、联共、扶助农工”的三大政策，对中国国民党进行了彻底改组。这标志着国共合作共同进行国民革命新阶段的到来。
　　入党不久，经上级组织批准，陈毅担任了中国共产党北京地方委员会（简称北京地委）西部区18个支部之一的中法大学支部书记。这是陈毅在党内担任的第一个职务。
　　这时最大量的工作就是搞统一战线，宣传群众和发动群众。他以极大的热情投入到这些工作中。他每月召集一次党的会议，把北方区党委和北京西部委的指示及时传达下去，并对共产党在学校内工作和附近农村的工作认真地进行汇报、总结。他整天奔波忙碌，朝气蓬勃，正如中法大学的校长李书华以后说的：“陈毅作为学生，哪儿是读书！读书是掩护，其实是在搞革命”。
　　为了反对校政的腐败，由陈毅等7人署名上书校方要求撤换教务主任宋春舫，并因此陈毅等7人被校方开除学籍，又由此而引起了长时间的罢课斗争。作为这场斗争的核心人物，陈毅忙得废寝忘食。斗争的结果，虽然宋春舫没有被撤换，但学校的条件得到了一些改善，陈毅等被开除学籍一事也不了了之。
　　陈毅是共产党支部书记，但他也是学生，他必须读书，以便将来从事一定的社会职业。陈毅最爱的是新文化的一套书籍，科玄论战的若干文章他非常感兴趣，报上一有他就收集。哥哥孟熙，老同学金满城，还有在北京新认识的同学李嵩高，都喜欢文学。这样，陈毅着重学文史哲，一面做党的工作，一面就“自己发展”搞文学创作。他继续为《新蜀报》及北京的各报刊撰写了大量诗歌、散文、杂文、小说，还有译作和评论。他逐渐同沈雁冰、郑振铎、王统照等著名作家发生了联系，后来还参加了他们组织的“文学研究会”。
　　1925年春，陈毅与金满城、李嵩高等还组织了一个文学小团体“西山文社”。
　　当时，共产党的经费困难，党员要资助党，还要帮助困难的同学，也是陈毅“只好卖稿子”的重要原因。
　　作为中法大学的学生代表，陈毅还参加了北京市学联的工作，参加领导北京各校的斗争。当时，中法大学在北京各大专院校中是最不成规模的，人数既少，组织也松散，甚至连一个统一的宿舍和伙食单位都没有（同学们只好经常吃小饭馆）。但是，每次示威游行，中法大学的学生却表现得很有力量。有一次学生游行与警察发生冲突，陈毅率领中法大学的队伍迎险而上，使游行队伍得以突破警戒线。据当时北京八校之一的北京农大学生，共青团北京西部委书记乐天宇1980年3月回忆，陈毅在各校学生积极分子中很有威信。每当类似这样的时刻，同学们总是喊：去找陈毅！去找陈毅！
　　“1925年，我离开了学校，开始搞工会工作，学生运动，统战工作，参加北京地委。文学活动就逐渐停止了。那时是第一次国共合作，党批准我参加国民党北京特别市党部工作。国民党方面有吴稚晖、顾孟余，共产党三个代表：李大钊、张国焘和我。我同时还担任学生联合会的党团书记”。①从1924年10月冯玉祥发动北京政变，于北苑召集军政会议组织国民军，电请孙中山北上共商国是，到这年年底孙中山扶病北上，抵达北京后，北方国共合作出现了较好的局面。这时，中国共产党在北方的领导机关是中共北方区执行委员会（简称中共北方区委），由李大钊负责。而李大刽同时又是中国国民党北京政治委员会的领导人之一。设于翠花胡同8号的国民党北京特别市党部（简称北京特别市党部）实际上受中共北方区委的影响，其中的领导骨干和工作人员多为跨党的共产党员和国民党中的左派分子。陈毅就是其中之一。
　　但是，重新被拥为“中华民国临时总执政”的段祺瑞对孙中山毫无诚意。
　　1925年3月12日，孙中山逝世于北京。孙中山逝世后，国民党内的左派和右派迅速分化，7月23日，以后成为“西山会议派”主角之一的戴季陶出版了《国民革命与中国国民党》，反对三大政策，反对共产党，反对工农运动。
　　对孙中山的逝世，陈毅是悲痛万分的。他写诗赞颂孙中山是“光明的战士”、“民族的母亲”、“吾族空前的英雄”，带领同学们参加护灵守灵。
　　对国民党右派在孙中山尸骨未寒的情况下就背叛孙中山的革命政策，陈毅当然义愤填膺。对北京的军阀政府包括对冯玉祥以及对国民党内的力量变化，他也有比较清醒的认识。“有人主张依靠冯玉祥”，他“认为到时候冯是会有变化的”。有人盲目地主张“依靠国民党左派”，他“认为那些左派已经腐朽，应该创造真正的左派”。在斗争实践中，陈毅还深刻地认识到，真正的革命主力军是“直接受帝国主义者的宰割”的“工人和农人”。他在《谁是救国的主力军》①一文中，生动而慧眼灿然他说：“我们和他们谈什么国魂、民族的遗产，他们虽然不懂，即对于我们痛苦流涕的宣讲，他们也诧异莫名其妙。但我们与他们说：‘现在米价一天贵一天，而且是永远贵下去。就是说我们的生活一天一天的艰难起来。我们凭这一点也要起来自救！你们试看到中国来的外国人谁个不阔绰，坐汽车、修高房、穿好衣服、吃好食品，然而我们同胞则面黄肌瘦，无可为生。这便是外国强盗抢了我们。中国的军阀与强盗勾结，来抢我们。现在强盗抢了我们，公然在上海、汉口、沙面、安东杀起我们人来。所以大家要知道??我们的归路不是饿死，便是被杀而死。与其死，不如起来反抗！所以我们大家应该团结起来！’”“这个意思至少使他们惊心动魄。”因此，陈毅大声疾呼：“工人农人们，才是我们救国的主力军，有智识的爱国之士，与其在都市上出特刊开大会，不如放身归田，或者投身工厂，去从事组织工农，这才是我们成功的捷径，这才是我们永远的办法”。陈毅的这一思考，在当时国共合作中和在中共的革命史上是很有见解的。不难看出，这正是对国民党右派背叛孙中山三大政策、反对共产党、反对工农运动的反击。这说明陈毅对于党的路线已有一定的认识。他已踏上了职业革命家的道路。
　　国民党右派的活动日益猖狂。8月20日，刺杀了廖仲恺。随后，以反共著称的林森、邹鲁、戴季陶、谢持等在北京举行了“西山会议”，在上海另设“中央党部”与广东中央党部对抗。在北京，他们也片面决定开除李大钊等共产党人，分裂国民党的北方领导机构，在汉花园1号，另立国民党北京①陈毅：《早年回忆》，《陈毅早年的回忆和文稿》，四川人民出版社1981年3月第①北京《京报》1925年7月28日副刊《民众周刊》第30号。
　　市党部，与翠花胡同8号原国民党北京特别市党部唱对台戏。接着，他们就在北京等地雇用流氓、暴徒冒充“共产党”放火烧房并用共产党发动群众运动是“要在北京建立工农政府”等论调挑拨国民军与工农革命群众的关系。
　　在这种情况下，巩固内部、反击国民党右派，继续维护和加强整个统一战线成了当务之急。
　　这时，正是酝酿产生国民党第二次全国代表大会（简称“二大”）代表的紧张阶段。陈毅一面时刻提防流氓暴徒的捣乱、汉花园1号的破坏，一面又忙于筹备大会，工作繁重。这年夏秋间的一天，选举国民党“二大”代表的会议，终于在陈毅等的努力下，如期在北京大学三院召开。
　　能否推选好代表开好“二大”，是关系着能否继续沿着孙中山生前制订的路线前进的大事。但是，以李璜为首的一小撮右派分子竟然为反对李大钊等入选而大闹会常陈毅当机立断，带领几名身强力壮的同学采取了有力的措施，把右派的气焰压了下去。大会继续进行，选举了于右任、李大钊等一批具有广泛代表性的党员为代表。
　　年底，陈毅毕业于中法大学文学院（服尔德学院）。
　　在共产党的帮助下，国民党“二大”取得了成功，全国革命形势又得到了新的发展。这使帝国主义和军阀异常惊恐。他们急忙策动“反赤运动”。
　　英国银行家首先拿出了60万镑巨款，作为在东方宣传反共、反赤、反民族主义的费用。紧接着，日本帝国主义派出军舰驶入大沽口，帮助反动军阀张作霖进攻天津，开始了反对国民军的战争。同时，北京的段祺瑞政府和各帝国主义国家设立了专门为了“防赤化”用的5000万元借款。1926年春，帝国主义和反动军阀相互勾结，对革命摆出了一副杀气腾腾的架势。
　　面对敌人的嚣张气焰，在陈毅的积极参与下，北京特别市党部准备组织一次对反革命势力的有力反击。在3月13日孙中山逝世周年纪念大会上，①陈毅痛斥了英、日帝国主义的侵略行径和反动军阀张作霖、吴佩孚的罪行，提醒人们警惕段祺瑞“反共”、“反赤”的阴谋，“试看段执政将如何动作！”
　　3月14日，在中共北方区委领导下，在北京举行了声势浩大的国民反日大会，愤怒声讨了日军炮击大沽口的暴行。3月16日，英、美、法、日、意、西、荷、比8国，向段祺瑞政府提出最后通谍，蛮横要求国民军在44小时内拆除天津至大沽口之间的防御工事。中共北方区委得悉，一方面立即把这蛮横无理的“最后通谍”迅速传播出去，以引起各界各阶层群众的反响，一方面连夜开会，准备于3月18日通谍期限未满以前举行一次国民大会并进行大规模的示威运动，以敦促段祺瑞政府驳回8国的最后通谍。为了筹备这次大会，3月17日，国民党北京特别市党部专门召集了各界代表的紧急会议，确定了这次大会的名称和主席团成员废会议程序，并决定把到会代表分为两组，到外交部和国务院交涉，“非得到圆满答复，誓不空回”，陈毅被推举为4位“赴国务院发言代表”之一。②3月17日下午4时，赴国务院交涉的67位代表到了铁狮子胡同国务院门口。这是一场艰巨的流血谈判。一到国务院门口就与如狼似虎的卫兵发生了冲突，经过再三交涉，陈毅等4位发言代表才得准进门。但段祺瑞执政和①孙中山逝世周年纪念原为3月12日，这次会议因故推至第二天即3月13日举行。
　　②《党声》第三期《本特别市执行委员会对于三一八修案之经过呈报中央执行委员会书》，赴国务院发言代表4人为：陈毅、陈月新、王布仁、辛焕文。
　　贾德耀总理都避而不见。从下午4时相持到深夜11时，经陈毅等坚决斗争，国务院才不得不派出其秘书长邓汉祥以外交负责人身份接见陈毅等人。在相持的7个小时中，段祺瑞的卫队用刺刀刺伤代表多人，致使候在门外的代表们被迫撤走，但陈毅等毫不畏惧，毫不退缩。4位发言代表严正要求邓汉祥并转告段、贾：必须严惩行凶卫队，必须断然驳回8国的无理通谍，必须容纳人民的意见，与全国民众站在一起，不要自绝于人民。陈毅警告段祺瑞的秘书长现在已经是民国，反对人民的人如清朝皇帝、袁世凯都垮了台，段祺瑞也不一定保得祝待邓汉祥唯唯表示后，陈毅等才离开国务院。第二天，3月18日，上午10时，如期在天安门广场召开了万余人的北京反对八国通谍大会，李大钊、徐谦、顾孟余、于右任等13人组成了主席团。徐谦报告了大会宗旨后，顾孟余报告了昨天国务院门前的流血事件。最后大会通过了《国民驳复列强最后通电》和组织“北京国民反对各国侵略中国大同盟”的决定，进行了示威游行。作为游行带队人之一，陈毅走在队伍的最前面。群情愤激，大家高喊着口号。下午1时半，行进到铁狮子胡同执政府大门口。谁知段祺瑞早有阴谋准备。上午9时北京警备司令部表示过要“保护”这次和平示威和请愿运动，这时段祺瑞用以迎接手无寸铁的群众的却是军警们的排枪子弹。血案立即发生。在军警们的子弹、刺刀、棍棒有预谋的袭击下，游行群众纷纷伤亡倒地。3月18日，正如鲁迅所形容的，是“民国以来最黑暗的一天”。陈毅“被人群挤在两挺机关枪之间，幸未负伤”。但是，“游行队伍被打散”了。正义的轰轰烈烈的行动，被反动派的屠刀镇压了下去。陈毅又经历了一次反动武装的血的洗礼。陈毅在1955年3月18日的日记中还回忆道：“当时我在铁狮子胡同作人民代表，与安体成、邓文辉、路友于四人站最前线打冲锋。四人当时未被难。安等三人殉难于1927年李守常案，我则幸存至今。痛念故友，不禁凄然。”
　　惨案之后，白色恐怖立即笼罩了整个北京城，李大钊等遭到了反动军阀政府的严令“通缉”。“北方区委有人估计为反动时期的到来，革命退潮开始，主张撤退机关，转入地下，不敢组织示威反击”。陈毅的主张则“相反，认为革命仍在高涨，应乘势暴露段祺瑞的罪恶”。当晚，他们在北大一院召开了有北京市200余团体参加的联席会议，组织了惨案善后委员会，并痛斥段政府的倒行逆施。第二天，陈毅担任主席，主持召开了北京特别市党部紧急会议，《北京特别市党部第二次执行委员会第二十四次会议记事录》（1929年3月19日）载：决定组织行动委员会，派代表分赴上海、广东、长沙、南京、天津、张家口、汉口宣传惨案真相，唤醒民众一致反段，反对帝国主义的侵略。接着，陈毅又四处奔走，和舆论各界联系，公开揭露段政府罪行，并组织追悼会，慰问死难者家属和受伤群众。他冒着被捕的危险，全力领导着惨案的善后工作和大部分中共北方区委和北京特别市党部的公开工作。