1908年夏，他和宋教仁被孙中山派回中国发动起义。他和宋教仁各自率领一个小组，宋教仁经台湾赴大连、奉天，陈家鼎到青岛及山东沿海地区联络人马，最后他和宋教仁率兵南北夹攻，直取北京。但这个计划最后失败了。陈家鼎经神户到山东后，陈干、刘冠三、景定成、陶成章、商震等准备帮助他起兵，但此事被德国人侦悉，密报清政府。陈家鼎等人逃归东京，后来和同样回到日本的宋教仁碰面。1911年4月27日黄花岗起义爆发。陈家鼎正准备回中国策应此次起义时，起义失败的消息便传来了。后来建黄花岗七十二烈士墓时，他在墓前题写了“自由不死”