陈独秀早期传播马克思主义对陈延年、陈乔年兄弟并无直接影响，很大一部分原因是因为陈独秀不顾凡俗，与姨妹高君曼意气相投，终于同居结婚。陈延年站在生母高晓岚一边，对其父缺乏联系和感情。

在当时中外各种复杂思潮影响下，陈延年因为能阅读法文原著，曾一度信仰巴枯宁、克鲁泡特金的无政府主义。在赴法勤工俭学之后，陈延年兄弟放弃无政府主义转而笃信马克思主义。1922年6月，在旅法少年共产党旅欧支部第一次代表大会上，陈延年与赵世炎、周恩来等同被选为委员；后来回国在上海、广州，他是与赵世炎、周恩来齐名的革命家。

1923年，由于国内革命形势发展的需要，中央派遣延年、乔年兄弟同赵世炎等人从法国赴莫斯科东方大学学习。一年后，因国共合作的需要，陈延年等奉命回国往上海党中央报到，随即被派往广东工作。

回国后，兄弟俩都成为中央委员，陈延年曾任中共广东区委书记。在党的会议上父子三人以“同志”相称而不论父子情。

郑超麟回忆，某次，陈延年自外地来沪，郑陪他往见总书记。原以为相别数年的父子相见场景会很激动人，但爷儿俩却平淡如路人——陈独秀正在石库门房子的天井里等候，见到儿子出现，表情安之若素；而延年也一样，随手拖来张椅子坐下就谈起了工作。

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陈乔年身体强壮，皮肤很白，两颊同苹果一般红。他的哥哥则与他相反，不很健康，肚皮比常人大，两条腿比常人细，皮肤黑而粗，浓眉毛，斜眼，近视，有时你以为他在看你，其实他看的是你旁边的人。

这两兄弟，除了相貌以外还有其他方面不同。延年爱说话，爱讲故事，关于辛亥革命前后的故事，以及他自己家庭的故事。几个人会聚一起时，总能听到他的低音。乔年则一声不响。开会时不说话，多人闲谈时也不说话，后来渐渐练习也能克服腼腆而在会场中演说了，而且说得相当好，虽然不及他的哥哥。

这些都是郑超麟记忆中陈延年、陈乔年的模样，“这两兄弟是清教徒。吃得坏，穿得坏，绝口不谈女人”。

1927年，上海警备司令杨虎派大批军警包围了恒丰里104号，陈延年、郭伯和、韩步先一起被捕。

陈延年在狱中沉着冷静，说是这家主人雇的烧饭师傅，审讯他的特务看他黑黑的脸，穿着破衣，也信以为真。一天，上海亚东图书馆经理江孟邹先生突然收到龙华淞沪警备司令部寄来的一封字迹潦草的信，他拆开一看大惊失色。信上写道：“鄙人于6月26日被捕，现拘押在龙华淞沪警备司令部拘留所。我是正式工人，烧饭司务当然不会有多大嫌疑，不日可讯明释放，现在我的衣衫裤都破烂了，天气又热，请先生替我买一套衫裤来。谢谢！”