业后，回到广州。即被国民党内左派延揽，加入国民党，并出任国立中山大学代理校长。受汪精卫、廖仲恺的重视，先后任党部书记，国民政府广东省工农厅长。1926年国民党第二次全国代表大会上当选中央执行委员，进入国民党领导核心。北伐开始后，作为蒋介石随员北上。宁汉分裂时支持武汉的汪精卫。宁汉合流后到广州，联合张发奎驱走李济深，准备迎接汪主事。之后共产党发动广州暴动，陈公博等受各方责难，于1927年12月逃到香港。
国民党内改组派.1928年，陈公博到上海，出版各种书刊提出改组国民党的各种主张