辛亥革命时期，陈其美算是出尽了风头，他的侄子陈果夫，也毫不逊色。
武昌起义爆发时，陈果夫正在南京陆军第四中学读书。他热切盼望自己也能投入这一滚滚革命洪流中去，但又不知如何行动。恰好此时，二叔陈其美从上海来南京策动南京武装起义，以策应武汉。陈果夫毅然决定随叔父投身革命。于是受二叔之命，将四中的同盟会员联合起来，成立了陆军四中同盟会分部，筹划在南京发动武装起义。
在陈其美叔侄二人的宣传鼓动下，四中同盟会会员们，群情振奋，斗志昂扬，决心为争取南京光复竭尽全力，即使献出生命，也在所不惜。但不久，四中同学的革命活动引起了清政府的注意。
于是清军对四中加强防范，并采取行动，将储藏在四中的子弹运走，枪被也转移到秘密地方藏匿起来，同时将同情革命、与革命党人有联系的第九镇军队也陆续调往城外。此时，陈其美已回上海，陈果夫一时束手无策，只好和另外两名同学赶往上海请求指示。不巧，陈其美刚离沪赴杭州，陈果夫只得找黄兴、宋教仁等人。黄兴等人认为，既然清军防范甚严，南京起义可暂时推迟，可抽出力量支援武汉。况且武汉正遭清军重兵攻击，形势严峻。一且作为革命中心的武汉失守，全国各地难以举义响应。听了黄兴的话，陈果夫当即决定不回南京，直赴武汉。
此时的武汉，硝烟弥漫，炮声隆隆。袁世凯虎将冯国璋正率领大军向汉口发动猛烈攻势。起义军奋勇抵抗，死伤无数。汉口岌岌可危
陈果夫在民军军务部找到了部长孙武，要求参战。孙武估计汉口已难守住，而汉阳必须死守，他希望陈果夫等前往汉阳。陈果夫欣然从命。
陈果夫到汉阳报到后，被分到炮排，当了一名士兵。尽管他来自于军校，本应担任一名下级军官，但他毫无怨言。炮兵排长是从南京来的，姓邱，他对陈果夫很信任，常带着他到江边巡逻。由于军心涣散，一些士兵已逃离，阵地上到处是有炮无人放，陈果夫到这里正好派上用场。
战时的生活是艰苦的，晚上没地方睡觉，大家就穿着衣服挤在一起，随地躺下。有时战事紧急还得睡在阵地上，本来身体就很弱的陈果夫难以支持，时常咳嗽、吐血。有一天晚上，他与部队一起运子弹到黑山，回来时又摇铁道上用的手播车，非常吃力。他坚持了一阵后。忽然觉得天旋地转，倒地不省人事，10多小时后才苏醒过来。醒来后，他没有去休息，而是拖着虚弱的身体，继续投入紧张的工作。
10月28日，冯国璋率军向汉口发动总攻击。革命军在广大民众的支持下，拼死抵抗，终因力量悬殊，指挥失利，汉口失守。
汉口失守后，汉阳便成了战争的前沿阵地。尽管汉阳军民曾几次组织反攻汉口，均未成功，却相反使自己受到损失。于是一部分革命军坚守汉阳，另一部分向武昌退却。清军得知汉阳虚实后，迅速向汉阳发动强大攻势。守军英勇顽强，拼死抵抗。
陈果夫受命守卫设在汉阳兵工厂的民军司令部。清军在进攻汉阳的同时，还派出大量奸细潜入汉阳城内到处鸣枪、放火，制造混乱。民军司令部人员有的深入各部队加强领导，有的出去组织救火，也有些竟临阵脱逃。司令部主持工作的官员走光了，只剩下陈果夫与几名士兵。
有的士兵见此情形，也提议大家一走了之。陈果夫坚持不愿离开，并说服其他人也留下来。他认为，司令部指挥官虽然走光了如果有卫兵守着这儿，还可以唱唱空城计。如果卫兵都走了，人们一定以为司令部已完蛋，这样军心必然大乱。他选了支最好的手枪，带足了子弹，坚守在司令部大厅里，随时准备应付一切突发事件。
不一会，民军和市民陆续将奸细抓获，带到司令部。他以为陈果夫是司令部的指挥官.便将奸细交由他处理。陈果夫一时不知如何处置，只好把奸细关在大厅旁的房间后。
几小时后，清军攻势减弱，着火的地方已被扑灭，司令部的人陆续回来。他们听了陈果夫的报告后，对他这种临危不惧，机智勇敢的行为大加赞赏。
陈果夫随革命军在汉阳坚守一周后，黄兴来到了汉阳，任战时总司令，民军士气大振。黄兴发现陈果夫只是当一名士兵，颇感委屈了他，便将他调入汉阳府军政科，协助科长招募和训练新军。陈果夫到任后，工作认真负责，深受领导好评。
他经常到民众中进行革命宣传，强调保卫汉阳的重要性，动员群众踊跃参军作战。功夫不负有心人，果然许多市民和郊县农民前来报名参军，很快一支近千人的防城营和巡城营便组建起来。陈果夫负责对这支新兵进行训练，很快使其掌握了一些军事知识，基本上能应付战争的需要。
11月23日，清军向汉阳猛扑过来，民军据守的美娘山、锅底山相继失守，汉阳危在旦夕。陈果夫将来自于南京陆军中学的学生集中起来，组成一支100多人的队伍开赴前线，这支特殊队伍在战斗中英勇善战，奋勇拚杀，许多人壮烈牺牲。不久汉阳失守，陈果夫随军撤入武昌。
黄兴等人撤入武昌后，军政府召开紧急会议。会上，黄兴建议放弃武昌，顺流而下，去攻南京。然而多数人认为武昌是首义之地，应死守。共进会领导人张振武拔出战刀，声称:“敢言放弃武昌者斩!”会议最终决定坚守武昌。黄兴会后便乘船离开了武汉。陈果夫也认为黄兴所言有理，既然武汉难保，不如光复南京，来个围魏救赵。因此，他也随后离汉东下。
当陈果夫顺江东下时，南京已在沪军与江苏浙江等民军的联合攻击下光复。于是他直抵上海，找其二叔陈其美，希望参加一些实际工作。
此时，由于汉口、汉阳失守，很多革命党人纷纷东下云集上海。于是陈其美安排陈果夫负责接待这些革命党人。他工作认真，态度和蔼，热情周到地给他们解决生活和工作问题。这一耐心细致的工作，赢得了来沪的革命党人的普遍好感。
1912年元月，孙中山就任中华民国临时大总统。也就在这一年，经过陈其美的介绍，陈果夫第一次见到了孙中山，之后，他曾多次去听孙先生演讲，对孙先生的革命意志和伟大人格敬佩不已。
中华民国临时政府成立后，许多革命党人认为革命已经大功告成，于是便刀枪入库，有的从事实业，有的重新进学校读书，有的则出国留学。南京的陆军四中也恢复正常学习。陈果夫原想回校复读，但经医生检查身体后认为他肺部有病，不宜再学军事。
后又有人建议他去法国勤工俭学，他为之动。于是他决定去法国，并开始收拾行李，告别亲友，准备西行。不幸的是，他在从上海去北京的途中病倒，到北京后，经医生检查，确诊是肺病，这样法国之行又不得不取消。连续几件事均未能如愿，陈果夫痛苦至极。就在这时，陈其美给了他许多安慰和鼓励，并动员他到日本去治病，待病愈后去美国留学。
1913年3月，陈果夫进入日本东京杏云堂医院诊治，结果是心脏先天偏左，肺的左半部分衰弱。经过一段时间的治疗，身体逐渐好转。他想待身体康复后就去美国留学。恰在此时，宋教仁在上海被刺，孙中山等革命党领袖决定兴师讨袁。于是陈其美致电陈果夫，要他迅速回国，参加二次革命。于是陈果夫决定放弃去美国留学，即刻启程返回。回到上海后，在叔叔的指导下，陈果夫将一些有志青年招集起来，成立了一支由200多人组成的奋勇军。陈果夫任副司令长。
7月16日，上海起义爆发后，陈果夫率领奋勇军与钮永键所率的松军别动队协同作战，猛攻龙华制造局，一举拿下后又与沪军会攻高昌庙，攻而不克，伤亡严重，被追撤往吴淞炮台。不料，原来保持中立的海军发生突变，向讨袁军开战。吴淞口外，海军舰队大量集结，舰上猛烈的炮火向吴淞炮台压过来。奋勇军抵挡不住，许多人阵亡。陈果夫不得不率部退到闸北。
真是祸不单行，此时的英帝国主义也站到袁世凯一边。英租界当局与袁军勾结，派兵越界，趁奋勇军子弹还没有得到补充之际，把他们的枪都缴了。上海最终完全为袁军所控制。上海革命失败了。其他各地革命也先后受挫。
二次革命失败后，大多数革命党人和人民群众士气低落，情绪消沉。许多原来意志坚定的革命党人也改变态度，闭口不谈革命。唯有孙中山、陈其美等革命党领袖，不谋屈服，决心重整旗鼓，继续举起讨大旗。陈果夫也没有退缩，他积极协助叔叔陈其美在上海开展秘密革命活动。
全国反袁失败后，到处是一片白色恐怖。袁世凯下令缉拿孙中山、黄兴、陈其美等革命党领袖，使他们不得不流亡日本。
陈果夫在上海革命中表现突出，此时也成为袁世凯密探们跟踪的对象。一次外出执行任务，他发现有一熟人跟踪自已，这人就是他在南京陆军四中的同学，后投靠了袁世凯。起初陈果夫未曾知道该同学已成为袁世凯密探，后发现他始终尾随自己，鬼鬼祟祟。陈果夫立刻警觉起来。此时刚好有二辆电车经过，他忙跳了上去，待电车驶出一段距离后，又跳了下来，这样终于脱离了危险。
