蔡突灵工作出色，1906年被孙中山委任为赣军副都督。1906年，经刘揆一、汤增壁介绍，与胞弟蔡锐霆、胞妹蔡慧一起加入中国同盟会。蔡突灵在南昌鸭子塘秘密设立中国同盟会支部。1906年秋，与弟蔡锐霆组织洪江会会党武装参加了刘道一、蔡绍南、龚春台等人发动的萍浏醴起义。起义失败，中国同盟会会员和会党成员大批被杀，被人告发而遭到清政府通缉，乃化名以抚州中学教员身份为掩护，先后在临川、宜黄、崇仁、李家渡等地创建中国同盟会分部，发展会员。1907年，偕弟、妹留学日本，面见孙中山，参加中国同盟会活动。同年归国，协助妹夫