参加湖北学生军事训练班学习，并加入中国共产主义青年团。学习结束后被编入国民革命军第二方面军总指挥部警卫团。1927年9月，陈士榘参加秋收起义，后编入工农革命军第一军第一团教导队任区队长，参加创建井冈山根据地的斗争。同年10月转为中国共产党党员。11月任茶陵县工农兵政府常委。1928年春，陈士榘任第一师第一团教导队区队长，参加黄洋界保卫战。此后，任中国工农红军第四军十一师三十一团排长。1929年5月，陈士榘任红四军第三纵队副大队长，1930年春任第三纵队司令部参谋，同年夏任红一军团第十二军第三十四师参谋处