上海做了四年秘密工作，保卫党中央机关的安全。按照党中央的指示，惩治了一些对党的事业危害极大的叛徒分子。
1931年，陈赓被党又派到鄂豫皖红色区域，任红四方面军第十三师三十八团团长，不久调任第十二师任师长。
在1932年红军粉碎蒋介石的第四次“围剿”中，陈赓指挥胡山寨战斗，不幸右腿又被敌人打中，膝盖处负重伤。遂离开部队前往上海医治。
陈赓化装成商人模样，右腿一拐一拐地离开部队，在走到河南南阳、新野之间时，由于口音不对，答话也有差错，被民团盘查住。幸好，给了一些钱，民团把他放了。
在晚上，他刚在一家饭铺住下，又碰见民团来查店，因为口音不对，又被民团查住。民团问他：“从哪里来的？”陈赓回答：“从樊城来买桐油的。”
民团又问：“住在樊城什么地方？”这一下子难住了陈赓，因为他从没去过樊城，对樊城不熟悉。但陈赓知道樊城滨临汉水，就顺口答道：“住河街上。”
这一蒙还真蒙对了，樊城确有一条街叫河街，而且是桐油商贩聚集的地方。
虽然陈赓对答无误，但民团看他这个打扮不象本地人，准备第二天带他到南阳城里去。
当晚，那四个民团也在饭铺里住了下来，而且让陈赓睡在他们的中间。
陈赓看见势头不对，便找到店铺老板，掏出20块银元，说：“我有8块钱，在柜上存起来。”暗示这钱是给老板的，请他帮忙。同时，陈赓和那几个团丁神侃，说他除了做桐油生意之外，方便的话，也捣腾点儿大烟什么的。说得几个团丁烟瘾大发。受了贿的老板也在旁边敲边鼓，说：“今天这里，抽的、喝的都有……”那个老板随即买了鸦片烟、酒肉等东西，把四个团丁灌得酪配大醉，昏昏入睡，陈赓趁机跑了出来。
自古英雄多惊险。陈赓从南阳逃出，一瘸一拐，历尽千辛万苦，走了好几天，到了郑州。还没时间歇脚，在街上又被一个国民党的高级军官叫住，问他：“你不是陈赓吗？”陈赓立刻一惊，回头一看，原来是在黄埔军校一期学习时的同学，现在胡宗南手下做官。
陈赓很快镇定情绪，见那个同学对认他有些迟疑，仗着会说多种方言，从容地摇摇头，用上海话说道：“阿拉弗性陈。阿拉是从上海来格搭做生意，侬格位长官认错人了哦！”因陈赓十分沉着，那个同学信以为真，说：“真有意思，我那个朋友是湖南人，跟你长得一个样子。”说完扬长而去。
事不宜迟，此处不是久留之地，陈赓赶紧乘车离开了郑州。
不久，陈赓辗转到了上海。仍住进牛惠霖骨科医院治伤。在牛惠霖、骨科专家牛惠生（牛惠霖之弟），胡兰生大夫共同的精心治疗下，很快伤就好了。
1933年3月，党决定派陈赓去江西中央红色区域工作。
陈赓性格豪爽，爱讲笑话，善逗乐，深受指战员的爱戴和拥护。
在上海治伤期间，因他以前在上海工作时间较长，认识的人多，当时白色恐怖又很厉害，党内时有叛徒。党组织怕陈赓出事，一直将他隐藏在秘密的地方，但陈赓好动，确也把他憋得够呛。
在准备离开上海的前一天，3月24日，陈赓到贵州路“北京大戏院”想解放一下，去看电影。恰巧跟一个党内的叛徒坐在了一起。那个叛徒故做姿态，陈赓虽不知情，但也觉无拉扯的必要，遂把那个叛徒骗出戏院。一出戏院，陈赓就跑，但因双腿两次重伤，留下后遗症，稍瘸，跑不快，被那个叛徒拖住，两个人扭成一团，相互厮打，那个叛徒忙吹口哨，招来巡捕，将陈赓逮捕。
陈赓被捕之初，曾遭鞭打、电刑等酷刑审讯。后来，宋庆龄带着许多记者前来探视，和巡捕房交涉，才停止酷刑。
1933年3月31日。上海第二特区法院，举行审判会。当日和他先后被审判的还有罗登贤、廖承志等四同志。叛徒王云程等人在法庭上作证。
在法庭上，陈赓毫无惧色，慷慨讲演，高声唱国际歌，闹得法庭措手不及。
“审判”结束，陈赓等被引渡给上海公安局，进入国民党当局的魔掌。
敌人怕他逃跑，在他的牢房里，特安装铁柱子，把陈赓和铁柱子铐在一起。
在上海期间，中共党内“大名鼎鼎”的大叛徒顾顺章曾来劝降，送来的礼物被陈赓扔得遍地都是。
不久，陈赓又被押解南京。陈赓善于逃走，这在国民党内小有名气。队上海起身始，敌人就把他和另一个同志用铁锁链锁在了一起。
因为在北伐时期，陈赓在蒋介石最危难的时候替他出过大力，救过蒋介石的命。在押解陈赓的列车到南京时，国民党宪兵司令谷正伦，拿着蒋介石的电报，亲自到火车站来“接”他。并转达了蒋电报的内容，意思是说，陈赓在北伐时有特殊的历史，要劝他“悔过”，加入国民党，自会有锦绣前程。
陈赓在南京，以顾顺章为首的中共叛徒分子轮番劝降，陈不为所动。“黄埔同学”则故意穿着镶金边的将军制服