1912年，陈潭秋离开黄冈，来到省城武昌，入省立一中读书。
1914年他进入武昌中华大学补习，1916年又考入高等师范学院(武汉大学前身)英语部。在中学和大学期间，陈潭秋酷爱文学，精英语，同时也以校内的足球健将和长跑能手著称。在1919年的五四运动中，他是游行的带头人，并被推选为武汉学生代表之一到上海联络各地学联。
通过阅读陈独秀主办的《新青年》杂志，并经董必武介绍，他在思想上接受了共产主义。同年秋大学毕业后，他担任了湖北人民通讯社记者，并到董必武主持的武汉中学兼任英语教员，该校后来成为了湖北建党的发源地。1920年秋，董必武在武昌抚院街寓所里秘密召集陈潭秋等人，发起成立了共产主义研究组，随后又建立了半公开的社会主义青年团。
1921年7月，陈潭秋同董必武一起去上海参加中共成立的“一大”，会后在中共武汉区委分管组织。他以教师身份为掩护，到女子师范发动学生反对封建式的管教，主张剪发、读新书。女师学潮中的骨干徐全直随后参加了共产党，并与陈潭秋相爱成为夫妻。
1927年7月武汉政府，陈潭秋因身份暴露转赴江西任省委书记，秘密配合南昌起义。翌年他调任顺直省委(北方局)任组织部长，后曾到中央组织部协助周恩来工作。1930年又到沈阳任满洲省委书记。他到哈尔滨布置工作时被捕并受刑，坚不吐实，关押两年后获释。出狱回上海后，于1933年转移到中央苏区。他的妻子徐全直因分娩未能同行，随后被捕就义于南京雨花台。
陈潭秋到苏区后任福建省委书记，又转任中央临时政府粮食人民委员(部长)。在反“围剿”斗争中筹足了军粮，保证了部队供应。1934年秋红军长征后，他留下来任中央分局委员，翌年初率一部突围到闽西，途中作战负伤，赴上海治疗。1934年7月又去苏联，入列宁学院并参加中共驻共产国际代表团的工作。1939年夏回延安途中，在新疆接替邓发担任中共驻新代表和八路军办事处负责人。〔2〕
1939年6月，从莫斯科回国的陈潭秋被任命为中共中央驻新疆代表和八路军驻新疆办事处负责人，化名徐杰。秋天，陈潭秋主持新兵营的野营训练，至此，陈潭秋与王韵雪相识。1942年2月，陈潭秋与王韵雪结婚。9月17日盛世才派他的卫戍队以“请客”为名将陈潭秋、毛泽民等5人软禁起来。
1943年2月7日，陈潭秋被投入监狱，受尽各种酷刑，始终坚贞不屈。9月27日，陈潭秋、毛泽民、林基路被盛世才秘密杀害。陈潭秋遇害之时，他与王韵雪的儿子才只有两个多月。陈潭秋给他起个小名，叫“纤纤”(陈楚三)。1944年冬，其余家属及20几个孩子也被投入监狱，此时王韵雪才知道陈潭秋已经牺牲了。
