委常委。1961年，在北戴河召开的国防工业委员会工作会议上，关于原子弹问题展开了激烈争论；陈毅明确表示“就是当了裤子也要把原子弹搞出来”。1966年1月8日，陈毅被任命为中共中央军委副主席。
文革时期及逝世.1966年5月，文化大革命爆发。6月，出席刘少奇、邓小平主持的中央政治局扩大会议，根据会议的决定向外交系统派出8个工作组，支持工作组的工作。7月18日，毛泽东从武汉回到北京，听取有关工作组的汇报。7月24日，毛泽东召开会议，决定撤消工作组，并于次日政治局会议上宣布派工作组犯了方