1928年后，陈钟书任国民党陆军第三十八军第九十八师第三旅第六团少将团长、麻栗坡特别区少将衔边防督办。在任上，他治军严明，并积极兴办团练，巩固边防。经他一年多的经营，边防一带滇军军威大振，边境安宁，连远在越南的法国人都对他敬畏三分。

为使边地儿童有读书的机会，陈钟书动员当地士绅集资兴办学校，聘请有志青年到校任职。1932年10月17日卸任时，当地群众在街上摆香案送别，人们还送陈钟书一枚金质纪念章，并为他立了一块德政纪念碑。

1937年，中国国民革命军六十军成立时，陈钟书任183师542旅少将旅长。在出征之前，陈钟书已抱有为国捐躯的决心，连自己的遗像都照好了。10月5日，陈钟书随着大部队在数万名昆明民众的欢送助威声中踏上北上抗日的征程。

1938年1月初，六十军来到了湖北武汉，在此补充武器弹药和整训，等待命令。1月下旬的一天，警卫员递给他一封电报，陈钟书接过来一看，一头跌倒在地。原来是他父亲病亡的消息。陈钟书悲痛异常，但为了家国大事，他决定在原地坚守。此后不久，军长卢汉给云南省主席龙云发去一封电报，让他安排安宁县县长代为料理丧事。过了一天，龙云复电丧事已办。

陈钟书不能回去奔丧，但也要尽孝，他在房间里摆上父亲的灵位，披麻戴孝，跪在地上，面向父亲灵位行九叩大礼。此后，陈钟书给家里寄回来一个包裹，里面有两张照片、一封家书、三副挽联。家书表达了对父亲去世的悲哀之情，又勉励家人振作起来。

牺牲时

距其父去世不到一百天

1938年4月，日军增派六路大军向徐州迂回，欲报台儿庄一箭之仇。李宗仁给蒋介石发电报，请他指派在武汉整训的六十军前来增援。六十军军长卢汉接到蒋介石的命令后，立即前往前线。

4月22日晨，六十军刚来到徐州大运河西岸山头村，前哨兵就发现了大量日本兵，六十军迅速展开战斗。此时，日军的坦克给六十军带来了极大的麻烦，经过猛烈还击，日军退了回去。第二天一早，日军就发起了进攻，坦克横冲直撞，使得中国士兵伤亡惨重。这时，六十军的突击队员抱着集束手榴弹冲向敌坦克，有的与坦克同归于尽。但是，敌人凭借着猛烈的炮火，依然攻到阵地前沿。陈钟书带领士兵冲出战壕，与敌展开肉搏战。突然，一颗子弹打中陈钟书右眼，穿过后脑，陈钟书应声倒地。警卫们赶紧将陈钟书抬往后方医院抢救。当警卫们刚把他抬过运河，还没有到战地医院，陈钟书便壮烈牺牲，此时，离他父亲去世不到一百天。

陈钟书的遗体被运到徐州后，由于战时交通紧迫，其遗体埋在了徐州东关的乱葬岗中。至今，陈钟书的遗骸也没有找到。抗战胜利后，国民政府颁发“金碧生辉”巨幅横锦，并追赠其为中将衔。1984年9月，国家民政部追认陈钟书为革命烈士，2014年9月，又被国家民政部列为第一批300名著名抗日英烈之一。