大革命失敗後，負有第一責任的共產國際領導斯大林、布哈林等人，將全部責任推卸到中國支部———中共中央的頭上，中共中央指責其總書記陳獨秀犯了“右傾機會主義”的錯誤，1927 年8 月7 日在漢口召開的緊急會議，沒有通知陳獨秀參加。
陳獨秀辭職後住在武昌一家紙行樓上，由於“八七會議”沒有被通知參加，陳獨秀為此大病一場。對於共產國際和中共中央的批評，陳獨秀心中不服，認為共產國際應負主要責任。八七會議後到次年5 月，共產國際兩次請他到莫斯科承認錯誤，討論問題，陳獨秀均予以拒絕。
1927 年9 月10 日，陳獨秀乘坐英國“公和”號船返回上海，先是住在醬園弄彭禮和家，後來搬到浙江北路一個小弄堂裏，閉門深居，過著隱士般的生活。此間，他所遭受的打擊，不僅僅是政治上失意，還有兩個兒子的相繼被捕、被殺。
早在中共“五大”之前，陳延年於3 月初率廣東代表團赴武漢準備出席“五大”，當時中央領導察覺到蔣介石正在上海準備反革命政變，因而派陳延年和李立三、聶榮臻等人赴上海組織反蔣鬥爭。陳延年抵達上海後，出任中共江浙區委書記。
6 月26 日，陳延年與郭伯和、韓步先等人在上海北四川路恒豐裏104 號召開江蘇省委成立大會，突然接到情報：一名交通員被捕。由於該交通員知道這個秘密地址，陳延年等人立刻疏散秘密隱藏起來。
但到下午三時不見有異常，幾人便回到室內整理資料。但此時，大批軍警已包圍104 號，當軍警撲進來雙方展開搏鬥時，隻有兩名同誌從屋頂逃走，陳延年與郭伯和、韓步先等人被捕，押往龍華監獄。
陳延年被捕時身著粗布短衣，因此自稱是受雇茶房，國民黨軍警信以為真。陳獨秀的老友汪孟鄒得知陳延年入獄後，四處活動施救。當時胡適剛剛住進上海司斐爾路49 號甲的一幢樓房，汪孟鄒立刻登門商量。聽說陳獨秀的長子被捕，胡適非常著急，想到吳稚暉曾非常欣賞陳延年，當即決定找吳稚暉出麵幫忙。
陳延年與陳喬年在上海讀震旦大學時，結識了吳稚暉、李石曾等無政府主義者，並因此在吳稚暉的幫助下赴法留學。然而，兄弟倆在留法期間，開始閱讀馬克思主義著作，隨後脫離無政府主義，轉而信仰馬克思主義，於1922 年加入法國共產黨，同年冬轉為中共黨員。並於1923 年轉入莫斯科東方大學。
陳延年的“背叛”令吳稚暉恨之入骨，如今得知陳延年被捕，頓時喜出望外，表麵上答應予以營救，待胡適離開後，當即給上海國民黨警備司令楊虎寫信“祝賀”，稱：
“今日聞尊處捕獲陳獨秀長子延年，不覺稱快……延年發生額下，厥狀極陋……”
楊虎見信，當即到龍華監獄查找陳延年。而此時，中共地下組織通過濟難會與國民黨辦案人員交涉，剛剛私下達成以800 元贖出陳延年等人的交易，偏偏此時楊虎捷足先登，將陳延年從獄中提走。
1927 年7 月4 日夜裏，在龍華上海警備區司令部監獄附近的刑場，29歲的陳延年被殺害。
當時陳獨秀尚在武漢，正陷於政治鬥爭的漩渦之中，聞延年遇害，悲痛難抑。如今回到上海，隱居陋室，寂寥苦悶之中想起兒子，更是悲痛欲絕。
12 月的一天上午，次子喬年忽然偕夫人史靜儀上門，令陳獨秀鬱悶的心境頓時開朗起來。
在1924 年夏陳延年奉召回國後，陳喬年又在莫斯科東方大學學習了一段時間，1925 年春被中共中央派到北京工作，任區委組織部長，與區委書記李大釗、區委宣傳部長趙世炎一起工作，曾在“三·一八”慘案中流血負傷。但在確定沒有生命危險之後，在醫院裏僅住了兩三日便堅持回機關工作。
1927 年春，陳喬年來到武漢，在四月底的中共“五大”上，他與父親陳獨秀、哥哥陳延年一起被推選為中央委員。之後，陳喬年留在武漢，出任中共中央組織部副部長，代理部長李維漢主持組織部工作。1927 年“八七”會議後，陳喬年調至上海，出任中共江蘇省委組織部長，繼續陳延年重建黨和工會組織的工作。想到哥哥犧牲，父親被撤職，陳喬年到上海不久便來看望父親。
見到兒子來了，陳獨秀很高興。但一談到大革命的失敗原因，父子倆便都沉下臉來。陳喬年說：“不可否認，大革命的失敗你是有責任的，你對汪精衛太過於相信了。”
“是我相信他嗎？是共產國際相信他！”陳獨秀的語調高了起來，“共產國際天天坐著那兒指手畫腳，我不聽行嗎？我有什麽責任？”
“在家裏，還是別談這些吧。”史靜儀見父子倆話不投機，趕緊向陳喬年使眼色。
但是，陳獨秀做夢也沒有想到，這竟是他與兒子所見最後一麵。
1928 年2 月16 日，陳喬年在英租界北成都路刺繡女校召開各區委組織部長會議，不料開會消息被叛徒唐瑞林向英租界巡捕房告密，會址很快被英租界巡捕包圍，陳喬年等人不幸被捕，次日被引渡到龍華淞滬警備司令部看守所。在多方營救無果的情況下，6 月6 日，年僅26歲的陳喬年被國民黨軍警殺害。
自陳喬年被捕之日起，陳獨秀便寢食難安。在白色恐怖中的上海，陳獨秀不僅對營救兒子束手無策，而且連他自己也被國民黨四處懸賞捉拿。兒子犧牲後，陳獨秀已欲哭無淚，巨大的悲痛使他幾乎變得麻木。
由於遠在安慶的高曉嵐一直得不到兩個兒子的消息，特地打發長女陳筱秀來到上海，在得知哥哥陳延年犧牲，目睹弟弟陳喬年被殺慘狀後，陳筱秀由於傷心過度，在料理了弟弟的後事之後便病倒了，不久在上海寶龍醫院不治身亡，年僅28歲。
陳獨秀與高曉嵐一共生有四子一女，其中一子年幼夭折，如今在一年之內二子一女相繼離世，隻剩下了留在老家的四子鬆年，陳獨秀悲痛之餘，深感無法向高曉嵐交代。1930 年7 月，陳獨秀搬到熙華德路一幢石庫門房子居住。8 月，20歲的四子陳鬆年從安慶來到上海，找到陳獨秀。見到兒子衣袖上戴著黑紗，陳獨秀頓覺不祥。
“母親去世了。”陳鬆年哽咽說。
自從陳獨秀1910 年與高君曼離家出走後，高曉嵐孤獨地度過了20 年的漫長歲月，終於經不住兩兒一女悲慘離世的打擊，悲傷之中猝然離世。而陳獨秀的嗣母謝氏，也在一連串痛失親人的打擊中哭瞎了雙眼。聽了這一切，陳獨秀兩眼發直，半晌無語。
“姨媽回去了。”陳鬆年說。
“姨媽”就是陳獨秀的第二個妻子高君曼。高君曼在南京獨居兩年之久，在孤獨中開始了痛苦的懺悔，終於對姐姐高曉嵐有了深深的愧疚，認識到自己當年的狂熱給姐姐帶去了無情的打擊與痛苦，一直想找機會回安慶向高曉嵐道歉。
不料，卻在1930 年突然傳來高曉嵐去世的噩耗，她知道今生再也沒有機會對姐姐說一聲“對不起”，在明知陳家人不會給她好臉色的情況下，仍舊帶著一雙兒女返回安慶吊唁。
事實果然如此，事隔多年，陳家人仍然對她耿耿於懷，陳獨秀姐姐家的孩子不叫她舅媽，仍叫她小姨，隻承認她是高曉嵐的妹妹，而不承認她是陳獨秀的妻子。
對此，陳獨秀可以想象，家人把他背叛高曉嵐這賬全都記在了高君曼頭上，隻是事到如今他對高君曼已無感情可言，但還是問了一句：“姨媽還好嗎？”
“身體很不好。”陳鬆年立刻回答。
這在陳獨秀的想象之中。照理他應該回一趟安慶，但南京政府在四處捉拿他，老家是無論如何不能回的。陳鬆年了解父親的處境，也知道父親生活無所依靠，窮得叮當響，不可能對家中有什麽幫助，他隻是奉祖母（謝氏）之命前來看望父親，並告知家中母親病逝的情況。
陳鬆年離開上海前，汪孟鄒湊了點錢讓他帶回了安慶。
此後不久，有傳來高君曼病重的消息。
高君曼回安慶後，原打算多住些日子的，但由於不受陳家人歡迎，在料理完高曉嵐後事不久，便帶著兒女返回南京。高君曼原本體弱多病，此次返鄉受盡白眼心情更加煩悶，加上旅途勞累，回南京後即一病不起，以前的咳血病再次複發，後來又患上子宮癌，於第二年即1931年病逝，年僅45 歲。
臨終前，高君曼對陪在身邊的母親亓氏說：“子美將來嫁人，一定不能嫁搞政治的，太不安定，找一個做生意的人就行了。”當時兒子陳鶴年（又名哲民） 陪在身邊，女兒子美已到杭州工作。子美聞訊趕回南京後，高君曼早已撒手人寰。
而陳獨秀在得知高君曼病重的消息後，也曾想過去見她最後一麵。但受現實條件所限，加上在一連串的打擊下，他對一切已變得心灰意冷，因此最終未能成行。
高君曼死後，陳獨秀既不能到南京送葬，也沒錢為其辦理後事。高君曼依靠生前友人資助，才得以在南京城西的清涼山上安葬。到62 年之後的1993年4月，被孫女陳禎祥等人遷葬於南京雨花台附近的黃金山墓園中。
在高君曼生病去世這段日子裏，陳獨秀結識了另一位女子潘蘭珍。
潘蘭珍與陳獨秀同住在一幢石庫門房子中，陳獨秀住在前樓，潘蘭珍住在後樓亭子間裏。兩人經常相遇，開始隻是打個招呼，後來聽說潘蘭珍在英美煙草公司當工人，陳獨秀頓生好感，見麵時說話也就多了起來。
潘蘭珍生於江蘇南通貧苦農民家中，4歲隨父母來到上海，因生活貧困，13 歲便到紡織廠做了童工，後來轉到英美煙草公司。她曾與一個小流氓同居並生下一子，但此後小流氓對她開始厭倦，非打即罵，在孩子不幸夭折後，潘蘭珍離開小流氓，獨自搬到熙華德路這幢石庫門房子中居住。
此時潘蘭珍僅22 歲，長相秀氣俊美。陳獨秀被其年輕貌美深深吸引；而潘蘭珍沒有文化，陳獨秀的博學令她欽羨。由於兩人都是單身，潘蘭珍便常過來幫助陳獨秀料理家務，陳獨秀則教潘蘭珍讀書識字。
久而久之，兩人互生愛慕之情，便開始了同居生活。陳獨秀並沒有打算迎娶潘蘭珍，因而隱瞞了自己的真實身份。
自從大革命失敗後，陳獨秀由於政治的和家庭的雙重打擊，一直陷於苦悶彷徨之中，曾跟隨他左右、在大革命中同樣犯過錯誤的彭述之、尹寬、鄭超麟、汪澤楷、馬玉夫等人，為陳獨秀受到不公正待遇而鳴不平，同時為抵製以瞿秋白為首的新的黨中央，組成“陳獨秀派”，他們再三請求陳獨秀參與領導，被陳獨秀拒絕。
陳獨秀雖然對共產國際和中共中央將大革命失敗責任推到他頭上心懷不滿，但並無對抗黨中央或分裂共產黨的想法。
但在1929 年5 到8 月，陳獨秀接觸了托洛茨基對於中國革命的看法，使他終於從消沉、低迷中醒來。托洛茨基在《中國革命的回顧及其前途》中，指責共產國際和斯大林對大革命失敗文過飾非，把中國大革命失敗責任全部推到陳獨秀一人身上，並指出：“他們用蘇聯，布爾什維克的黨和共產國際的威權，始而完全幫助蔣介石，反對中國共產黨之獨立政策，繼而又去幫助汪精衛……”
陳獨秀被托洛茨基的觀點所打動，逐漸轉向托派。
中東路事件發生後，陳獨秀公開致信中共中央，對中共中央的宣傳口號和策略提出疑問，並在第二封信中提出12 條意見和建議，其中指責目前中央政策的盲動主義、命令主義和抹煞黨內民主，稱革命**“不會快要到來”，“不要隨便把他們（群眾） 領到街上玩弄”等。11 月15 日，中共中央召開政治局會議，宣布開除陳獨秀黨籍。
12 月15 日，陳獨秀、彭述之、鄭超麟、尹寬等人在上海昆明路召開會議，宣布成立托派組織“無產者社”，陳獨秀任總書記。1931 年5 月1 日到3 日，中國托派統一大會在上海召開，陳獨秀被推舉為中國共產黨左派反對派總書記。
陳獨秀成為托派首領後，國民黨仍將他視為共產黨領袖，並將共產黨進行的武裝鬥爭視陳獨秀為“始作俑者”，加之“九一八”事變後，陳獨秀提出反日、反國民黨的口號，更令國民黨不能容忍，因而將其列入追捕名單。
為躲避國民黨特務的追捕，陳獨秀帶著潘蘭珍一次次搬家，盡管潘蘭珍對陳獨秀的身份沒有產生懷疑，但兩人在一起卻開始發生口角。1932 年10月，陳獨秀與潘蘭珍又一次吵架後，潘蘭珍賭氣回了浦東娘家。
這一天，陳獨秀將潘蘭珍的羊皮袍和駝絨被當掉，將當票和潘蘭珍一點值錢的東西裝好，放到中間的抽屜裏，他知道潘蘭珍消氣後會回來。但是，陳獨秀沒有想到，他等不到潘蘭珍回來了，他在嶽州路永吉裏11 號的住所已經被叛徒謝少珊出賣，等待他的，將是第四次被捕入獄……1932 年10 月15 日下午7 時，陳獨秀剛剛吃完晚飯，突然闖進一群捕快及探員，不由分說，將陳獨秀架起便走。同時留下幾人在屋裏翻箱倒櫃，搜出大量中、日、俄三國文字的文件，一並搬到車上。
陳獨秀坐在車上，神態自若，心裏清楚這次被捕凶多吉少。蔣介石殺了那麽多共產黨人，僅僅去年就殺害了鄧恩銘、惲代英、蔡和森、鄧演達等人，而陳獨秀是蔣介石通緝的首犯，他的兩個兒子已經先他而去，如今落到蔣介石手裏，哪裏還有生還的可能。
陳獨秀被帶到嘉興路巡捕房，進去之後才發現，彭述之、謝少珊、羅世凡等托派中央常委共5 人也被抓來了。見到陳獨秀，彭述之異常驚訝：“你怎麽也進來了？”
原來，這天上午，彭述之等5 個人在謝少珊家中開會時被捕，陳獨秀因身體不適未能前往。5 人被捕後，彭述之以為陳獨秀躲過了一劫，沒想到謝少珊出賣了陳獨秀，供出了陳獨秀的住址。
17 日，陳獨秀等人被押到江蘇高等法院第二分院開庭會審。由於陳獨秀身份特殊，上海市長吳鐵城經請示蔣介石，於18 日夜將陳獨秀與彭述之連夜押解南京。