年进入福州蒙学新舍，未肄业。寻改入石门县学堂。后回绍兴，1905年进绍兴大通学堂学习。次年初赴日本，学习巡警。5月回国，7月任中国公学教习。11月协助秋瑾办《中国女报》并任主编。后在上海研试炸药时受伤，再赴日本学习药物化学。再次回国后，陈伯平密谋药杀清臣铁良，为徐钖麟所阻。1907年7月6日徐钖麟率陈伯平、马宗汉发动安庆起义，陈伯平守安庆军械所前门，在同清军战斗中身亡。后遗体与徐锡麟、马宗汉一同葬于杭州西湖边孤山南麓，为“三烈士墓”。关于陈的战死，亦有传言是徐钖麟亲手所杀。而安庆事后50年，曾参与起