1920年代：在東京經歷國共合作及加入中國共產黨

從奉天的中學畢業後，陳濤考取公費留學生來到東京，在慶應義塾大學經濟學部開始了自己的留學生活。1922年春，陳濤在聽了中國國民黨領袖廖仲愷的演講之後，政治意識開始覺醒。是年秋，他加入國民黨，但許多在日本的中國留學生對國民黨的態度都很冷淡。當中國國內開始第一次國共合作後，陳濤與中共黨員留學生一起組建了中國國民黨東京支部，負責與國內的聯繫。他還獨自創辦了「大東通信社」，向中國傳遞日本社會主義運動的最新消息。

就這樣，1925年成了陳濤革命人生中具有決定性意義的一年。是年春，他統合日本國內的國民黨支部，組建了中國國民黨駐日總支部。同時，他還擔任中華留日學生總會主席。一身肩負政治運動和留學生運動兩方面的重任。對於當時的陳濤而言，多摩川河灘上的一次野餐成了他畢生難忘的經歷。1925年春天的一個星期六下午，高津正道等日本社會主義活動家、朝鮮留學生以及陳濤等中國留學生相聚於多摩川河灘上，舉辦了一次高呼「打倒資產階級」的野餐活動。這次活動給陳濤留下了長久的印象。

因抗議上海的日本紗廠（日系紡織工廠）的日本資方鎮壓中國工人，發生了「五卅慘案」。該消息傳來後，在東京的中國留學生和華僑立刻展開聲援活動。陳濤起草的《五卅慘案，告日本人民書（日文）》是由宮崎龍介（孫文的支持者宮崎滔天之子）修改潤色的，兩人通過國民黨而結為知交。受當時馬克思主義社會科學思想影響的學生團體「東京帝國大學新人會」通過校友宮崎龍介向陳濤發出關於五卅慘案的演講邀請。在東大的安田講堂裡，陳濤面對千名聽眾，呼籲反抗帝國主義。

此外，高津正道等日本社會主義活動家、中國國民黨駐日總支部、朝鮮留學生這三者的緣分後來發展成了呼籲阻止日本軍事介入北伐戰爭的「對華非干涉運動」。

在中國國內的國民黨內部左右對立也影響到了國民黨東京支部。持國民黨左派立場的陳濤退出了東京支部，於1926年年初回國，3月加入中國共產黨。這一年的冬天，陳濤就職於廣州的黃埔軍校，負責政治教育。1927年4月，蔣介石發動反共武裝政變（「四一二」政變）。因此，陳濤只能離開學校，開始了在廣州的地下生活。當時，與陳濤秘密會面的譚覺真在陳濤的建議下，逃亡日本，留學早稻田大學。譚覺真是紀實文學作家譚璐美的父親。

從廣州經武漢逃至漢口的陳濤接到了周恩來的指示，要求他參加東北地區（滿洲）黨的活動。陳濤在參加了1927年8月1日的中國共產黨首次武裝起義「南昌起義」之後，前往東北地區的間島，以師範學校教師的身份做掩護，從事地下工作。但是，1929年年初，黨組織遭到破壞，陳濤於千鈞一髮之際逃至大連。就這樣與黨組織斷了聯絡的陳濤，開始獨自在大連進行活動。