辛亥革命時期，陳其美算是出盡了風頭，他的侄子陳果夫，也毫不遜色。
武昌起義爆發時，陳果夫正在南京陸軍第四中學讀書。他熱切盼望自己也能投入這一滾滾革命洪流中去，但又不知如何行動。恰好此時，二叔陳其美從上海來南京策動南京武裝起義，以策應武漢。陳果夫毅然決定隨叔父投身革命。於是受二叔之命，將四中的同盟會員聯合起來，成立了陸軍四中同盟會分部，籌劃在南京發動武裝起義。
在陳其美叔侄二人的宣傳鼓動下，四中同盟會會員們，羣情振奮，鬥志昂揚，決心爲爭取南京光復竭盡全力，即使獻出生命，也在所不惜。但不久，四中同學的革命活動引起了清政府的注意。
於是清軍對四中加強防範，並採取行動，將儲藏在四中的子彈運走，槍被也轉移到祕密地方藏匿起來，同時將同情革命、與革命黨人有聯繫的第九鎮軍隊也陸續調往城外。此時，陳其美已回上海，陳果夫一時束手無策，只好和另外兩名同學趕往上海請求指示。不巧，陳其美剛離滬赴杭州，陳果夫只得找黃興、宋教仁等人。黃興等人認爲，既然清軍防範甚嚴，南京起義可暫時推遲，可抽出力量支援武漢。況且武漢正遭清軍重兵攻擊，形勢嚴峻。一且作爲革命中心的武漢失守，全國各地難以舉義響應。聽了黃興的話，陳果夫當即決定不回南京，直赴武漢。
此時的武漢，硝煙瀰漫，炮聲隆隆。袁世凱虎將馮國璋正率領大軍向漢口發動猛烈攻勢。起義軍奮勇抵抗，死傷無數。漢口岌岌可危
陳果夫在民軍軍務部找到了部長孫武，要求參戰。孫武估計漢口已難守住，而漢陽必須死守，他希望陳果夫等前往漢陽。陳果夫欣然從命。
陳果夫到漢陽報到後，被分到炮排，當了一名士兵。儘管他來自於軍校，本應擔任一名下級軍官，但他毫無怨言。炮兵排長是從南京來的，姓邱，他對陳果夫很信任，常帶着他到江邊巡邏。由於軍心渙散，一些士兵已逃離，陣地上到處是有炮無人放，陳果夫到這裏正好派上用場。
戰時的生活是艱苦的，晚上沒地方睡覺，大家就穿着衣服擠在一起，隨地躺下。有時戰事緊急還得睡在陣地上，本來身體就很弱的陳果夫難以支持，時常咳嗽、吐血。有一天晚上，他與部隊一起運子彈到黑山，回來時又搖鐵道上用的手播車，非常喫力。他堅持了一陣後。忽然覺得天旋地轉，倒地不省人事，10多小時後才甦醒過來。醒來後，他沒有去休息，而是拖着虛弱的身體，繼續投入緊張的工作。
10月28日，馮國璋率軍向漢口發動總攻擊。革命軍在廣大民衆的支持下，拼死抵抗，終因力量懸殊，指揮失利，漢口失守。
漢口失守後，漢陽便成了戰爭的前沿陣地。儘管漢陽軍民曾幾次組織反攻漢口，均未成功，卻相反使自己受到損失。於是一部分革命軍堅守漢陽，另一部分向武昌退卻。清軍得知漢陽虛實後，迅速向漢陽發動強大攻勢。守軍英勇頑強，拼死抵抗。
陳果夫受命守衛設在漢陽兵工廠的民軍司令部。清軍在進攻漢陽的同時，還派出大量奸細潛入漢陽城內到處鳴槍、放火，製造混亂。民軍司令部人員有的深入各部隊加強領導，有的出去組織救火，也有些竟臨陣脫逃。司令部主持工作的官員走光了，只剩下陳果夫與幾名士兵。
有的士兵見此情形，也提議大家一走了之。陳果夫堅持不願離開，並說服其他人也留下來。他認爲，司令部指揮官雖然走光了如果有衛兵守着這兒，還可以唱唱空城計。如果衛兵都走了，人們一定以爲司令部已完蛋，這樣軍心必然大亂。他選了支最好的手槍，帶足了子彈，堅守在司令部大廳裏，隨時準備應付一切突發事件。
不一會，民軍和市民陸續將奸細抓獲，帶到司令部。他以爲陳果夫是司令部的指揮官.便將奸細交由他處理。陳果夫一時不知如何處置，只好把奸細關在大廳旁的房間後。
幾小時後，清軍攻勢減弱，着火的地方已被撲滅，司令部的人陸續回來。他們聽了陳果夫的報告後，對他這種臨危不懼，機智勇敢的行爲大加讚賞。
陳果夫隨革命軍在漢陽堅守一週後，黃興來到了漢陽，任戰時總司令，民軍士氣大振。黃興發現陳果夫只是當一名士兵，頗感委屈了他，便將他調入漢陽府軍政科，協助科長招募和訓練新軍。陳果夫到任後，工作認真負責，深受領導好評。
他經常到民衆中進行革命宣傳，強調保衛漢陽的重要性，動員羣衆踊躍參軍作戰。功夫不負有心人，果然許多市民和郊縣農民前來報名參軍，很快一支近千人的防城營和巡城營便組建起來。陳果夫負責對這支新兵進行訓練，很快使其掌握了一些軍事知識，基本上能應付戰爭的需要。
11月23日，清軍向漢陽猛撲過來，民軍據守的美娘山、鍋底山相繼失守，漢陽危在旦夕。陳果夫將來自於南京陸軍中學的學生集中起來，組成一支100多人的隊伍開赴前線，這支特殊隊伍在戰鬥中英勇善戰，奮勇拚殺，許多人壯烈犧牲。不久漢陽失守，陳果夫隨軍撤入武昌。
黃興等人撤入武昌後，軍政府召開緊急會議。會上，黃興建議放棄武昌，順流而下，去攻南京。然而多數人認爲武昌是首義之地，應死守。共進會領導人張振武拔出戰刀，聲稱:“敢言放棄武昌者斬!”會議最終決定堅守武昌。黃興會後便乘船離開了武漢。陳果夫也認爲黃興所言有理，既然武漢難保，不如光復南京，來個圍魏救趙。因此，他也隨後離漢東下。
當陳果夫順江東下時，南京已在滬軍與江蘇浙江等民軍的聯合攻擊下光復。於是他直抵上海，找其二叔陳其美，希望參加一些實際工作。
此時，由於漢口、漢陽失守，很多革命黨人紛紛東下雲集上海。於是陳其美安排陳果夫負責接待這些革命黨人。他工作認真，態度和藹，熱情周到地給他們解決生活和工作問題。這一耐心細緻的工作，贏得了來滬的革命黨人的普遍好感。
1912年元月，孫中山就任中華民國臨時大總統。也就在這一年，經過陳其美的介紹，陳果夫第一次見到了孫中山，之後，他曾多次去聽孫先生演講，對孫先生的革命意志和偉大人格敬佩不已。
中華民國臨時政府成立後，許多革命黨人認爲革命已經大功告成，於是便刀槍入庫，有的從事實業，有的重新進學校讀書，有的則出國留學。南京的陸軍四中也恢復正常學習。陳果夫原想回校復讀，但經醫生檢查身體後認爲他肺部有病，不宜再學軍事。
後又有人建議他去法國勤工儉學，他爲之動。於是他決定去法國，並開始收拾行李，告別親友，準備西行。不幸的是，他在從上海去北京的途中病倒，到北京後，經醫生檢查，確診是肺病，這樣法國之行又不得不取消。連續幾件事均未能如願，陳果夫痛苦至極。就在這時，陳其美給了他許多安慰和鼓勵，並動員他到日本去治病，待病癒後去美國留學。
1913年3月，陳果夫進入日本東京杏雲堂醫院診治，結果是心臟先天偏左，肺的左半部分衰弱。經過一段時間的治療，身體逐漸好轉。他想待身體康復後就去美國留學。恰在此時，宋教仁在上海被刺，孫中山等革命黨領袖決定興師討袁。於是陳其美致電陳果夫，要他迅速回國，參加二次革命。於是陳果夫決定放棄去美國留學，即刻啓程返回。回到上海後，在叔叔的指導下，陳果夫將一些有志青年招集起來，成立了一支由200多人組成的奮勇軍。陳果夫任副司令長。
7月16日，上海起義爆發後，陳果夫率領奮勇軍與鈕永鍵所率的松軍別動隊協同作戰，猛攻龍華製造局，一舉拿下後又與滬軍會攻高昌廟，攻而不克，傷亡嚴重，被追撤往吳淞炮臺。不料，原來保持中立的海軍發生突變，向討袁軍開戰。吳淞口外，海軍艦隊大量集結，艦上猛烈的炮火向吳淞炮臺壓過來。奮勇軍抵擋不住，許多人陣亡。陳果夫不得不率部退到閘北。
真是禍不單行，此時的英帝國主義也站到袁世凱一邊。英租界當局與袁軍勾結，派兵越界，趁奮勇軍子彈還沒有得到補充之際，把他們的槍都繳了。上海最終完全爲袁軍所控制。上海革命失敗了。其他各地革命也先後受挫。
二次革命失敗後，大多數革命黨人和人民羣衆士氣低落，情緒消沉。許多原來意志堅定的革命黨人也改變態度，閉口不談革命。唯有孫中山、陳其美等革命黨領袖，不謀屈服，決心重整旗鼓，繼續舉起討大旗。陳果夫也沒有退縮，他積極協助叔叔陳其美在上海開展祕密革命活動。
全國反袁失敗後，到處是一片白色恐怖。袁世凱下令緝拿孫中山、黃興、陳其美等革命黨領袖，使他們不得不流亡日本。
陳果夫在上海革命中表現突出，此時也成爲袁世凱密探們跟蹤的對象。一次外出執行任務，他發現有一熟人跟蹤自已，這人就是他在南京陸軍四中的同學，後投靠了袁世凱。起初陳果夫未曾知道該同學已成爲袁世凱密探，後發現他始終尾隨自己，鬼鬼祟祟。陳果夫立刻警覺起來。此時剛好有二輛電車經過，他忙跳了上去，待電車駛出一段距離後，又跳了下來，這樣終於脫離了危險。