006年4月宣佈加入新成立的左翼泛民主派组织社会民主连线。2011年1月23日，陈于社民连非当权集思会中与同为社民连立法会议员黄毓民一同宣布退出社民连。陈伟业曾参加8次区议会选举，3次区域市政局选举及5次立法会（立法局）选举，大部分成功当选，惟2011年香港区议会选举落败。2011年5月，陈伟业被揭发非法霸佔官地，将大屿山南䃟石湾村住所屋前2,000呎官地更改成为私家花园，遭到外界勐烈批评。2016年立法会选举，陈伟业再次出选新界西选区，在社民连黄浩铭名单排行第二名。最终名单得28,529票，得票率