避免分裂，让刘玄登基。更始元年（23年）二月，刘玄即位为更始帝，陈牧被任命为大司空。更始二年（24年）二月，刘玄迁都长安，陈牧封为阴平王。更始三年（25年），赤眉军西进长安，陈牧被更始帝指派和同僚王匡、成丹、赵萌一起驻屯京兆尹新丰，以备敌军。长安城内张卬发动兵変，更始帝逃亡新丰。更始帝猜疑心起，对外戚赵萌以外的新丰诸将都怀疑是张卬一党。召陈牧、成丹入见，将二人诛杀。惊恐的王匡投奔长安张卬。史书并没有记述陈牧、成丹和张卬勾通，应是无罪被杀。重臣被杀，主君更始帝自取灭亡。