1926年9月，陈赓接到中共中央的通知，秘密离开广州到上海，见到陈独秀才知道，是去苏联学习保卫工作，和他同去的还有顾顺章等人。
他们上了一艘苏联的货轮，先到莫斯科报到，然后拿着介绍信到苏联远东地区的红军部队学习政治保卫工作和武装暴动经验，在伯力学习侦察和审讯工作；在海参崴学习爆破、射击等技术知识。陈赓曾说过在那里学习射击的情况：50公尺外的墙上有很多灯泡，哪个灯泡亮了，就要迅速用手枪打它……他的学习成绩优异。
1927年2月陈赓重新回到上海时，在广州誓师北伐的国民革命军已经顺利打到了长江流域，总指挥部设在南昌。
陈赓到了上海，周恩来等人领导的上海前两次起义他没有参加上，但为第三次起义做了许多准备工作，他亲自到一些工厂的夜校去讲课和作动员报告，教工人纠察队战斗知识和怎样使用武器。
这时关于北伐军的传说很多，为了弄清情况，周恩来叫陈赓到南昌去了解蒋介石的“政治动态”，因为他那里的朋友多。加之他对蒋介石有救命之恩的特殊关系，了解情况比较容易。
所以，陈赓到了南昌，索性先到北伐军总指挥部去见蒋介石。蒋介石一见他就诧异地问：“你这一阵子在哪里？”
陈赓不能说真话：“在上海做秘密工作。”
“现在北伐军进展很顺利。”蒋介石高兴地和他握手，“全国胜利大局已定。我这里忙得很，有许多事要做，你就留在我这里吧！”
“暂时还不行。”陈赓笑着说，“我得先去了结些私人的事。”
蒋介石滔滔不绝地讲了很多胜利形势的好消息，也没有能打动陈赓，他当然记得陈赓在汕头向他递交辞呈的事。最后只得点头说：“那好，你就去办完自己的事再来吧。”然后派人给陈赓送了一笔钱和一个绸子封面的“特别通行证”，注明拿着这个证件，可以随时去见蒋介石。
陈赓在总指挥部里见到了很多各种政治观点的人，了解到不少情况。这时“黄埔三杰”之一的共产党员蒋先云还在那里工作，见了陈赓，就急忙拉到僻静处告诉他很多事情，再三叮嘱说：“蒋介石就要叛变了，你赶快离开南昌吧！”
陈赓还遇见了当时任总指挥部政治部主任的邓演达，邓是国民党军队的左派领袖，和蒋介石的关系很紧张。见到陈赓也急忙告诉他：蒋介石已经派人和英、美帝国主义与上海的江、浙财阀进行勾结了，那些人提出以反共灭共为条件，给他6000万元巨款，马上就要成交，革命就要断送了……劝他“多加小心，免遭暗算”。
陈赓急忙离开南昌乘船去武汉。此时中共中央也由上海迁到武汉，接到陈赓的汇报后，通过上层关系把他介绍到国民革命军第八军去，就任军部的特务营营长。
第八军军长是唐生智，也是湖南人。1914年从保定军官学校第一期步兵科毕业，在湘军中由见习官逐渐升为排、连、营长，经过几次战争，被提升为团长、旅长，到1920年11月，又被提升为师长，驻军衡阳。他努力扩充兵力，训练部队，成为当时湘军中最大的一支力量。1926年初，湖南人民掀起声势浩大的反对北洋军阀吴佩孚及其湖南走狗——省长赵恒惕的运动，唐生智即派部队迅速解决了赵恒惕的两个师，赶走赵恒惕并进入长沙市，宣布自己代理省长。接着广州国民政府派人和他联系，共产党省委也对他做争取工作，他表示拥护孙中山三大政策，愿意参加北伐。于是北伐军派兵进入湖南，帮助他打退了吴佩孚部队对他的反扑。6月，唐生智接受了广州国民政府的任命，担任湖南省主席及国民革命军第八军军长的职务，然后以北伐军前敌总指挥名义，率领部队参与攻占武汉三镇。
陈赓所以能到第八军中去工作，就因为唐生智对共产党表示友善，还由于唐生智的弟弟唐生明曾在黄埔军校学习过，在陈赓的连队当学员。由于那时蒋介石要拉拢唐生智，所以叫陈赓特殊照顾唐生明，而陈赓为了贯彻党的统一战线政策，也特别团结他、关心他。因此，唐生明不住在班里，和连长陈赓住在一起。他和当时豪门出身的子弟一样，爱玩爱交际，就是不愿刻苦攻读，是一个名副其实的自由兵、特殊兵，却和陈赓建立了深厚友谊。
那时蒋介石为了拉拢唐生智，每逢星期天都要叫唐生明到自己的公馆中去吃一顿丰盛的午餐，表示关心，暗中却派几个特务监视他。唐生明深表不快。陈赓则带着他多次参加校内的革命活动，介绍他认识了许多共产党员和进步人士；听陈赓和这些革命者讲了许多革命道理，也在陈赓的引导下阅读了许多革命书报。过去长期被禁锢在旧式军官学校的唐生明，来到黄埔军校，宛如来到了新世界，特别在陈赓的引导下，视野开阔，看到了更为美好的东西，也对革命产生了憧憬之情。
那时二人的友谊，这时就有了开花结果的收获。唐生明在他哥哥的第八军中担任警卫团团长，很愉快地接受陈赓来当他的特务营营长。他曾希望陈赓当他的副团长，被陈赓谢绝了，因为特务营有相当的独立性，装备也好：有四个步兵连和一个机枪连，每连都有200人左右，士兵又大都是富有革命传统的湘赣边界上的安源工人组织起来的，士兵和军官中，有许多共产党员和团员，连长都是黄埔军校第四期的毕业生。陈赓愿意当这个营长，就是看中了它的独立性，可以用它来执行保卫中共中央的任务。
正当北伐战争顺利发展到长江流域的时候，蒋介石完成了和帝国主义及江、浙财阀的勾结，决定反共灭共。于4月12日在上海发动了反革命政变，对共产党人和革命群众，进行了震惊世界的血腥大屠杀。一时间千万人头落地，街巷血流成河……政变迅速向全国各地蔓延、扩大。
陈赓闻讯后，义愤填膺，立即联络黄埔军校的学生，组织了个“黄埔军校同学讨蒋委员会”，发表讨蒋宣言，广泛动员群众强烈抨击和声讨反革命政变。这些活动，唐生明也都跟随陈赓参加了，也在黄埔军校同学讨伐蒋介石的通电上签了名。
在这中国革命的紧急关头，4月27日，中国共产党在武汉召开了第五次全国代表大会。陈赓指挥他的特务营和当地的工人武装纠察队进行警戒和保卫工作，使15天的大会得以顺利进行。
