1928年2月，陈乔年被国民党逮捕。当时乔年刚到上海，叛徒唐瑞林并不认识他，也不认识同时被捕的周之楚。于是，郑复他、许白吴等便主张牺牲周之楚，由周顶替陈乔年的职务和名字，从而救出乔年，周也完全赞成。法官审讯时，周自称是陈乔年，法官便判了周之楚的死刑。周之楚的父亲是个华侨大人，他得知周之楚被捕后，回国营救儿子，国民党便弄清了周之楚是冒名顶替，真正的陈乔年也就暴露了。6月6日，年仅28岁的陈乔年被杀害。
陈延年和陈乔年相继牺牲后，陈独秀的女儿陈玉莹去为弟弟收尸时，见到血泊中的弟弟，大受刺激，精神失常，不久即病逝，高君曼大哭不止。陈独秀皱着眉头说：“迂腐！”
三子松年记忆里第一次见到父亲是在三十年代初，那时陈独秀被关押在南京老虎桥监狱里，之前父亲从未关心过他，给他写过只字片语。松年在狱中见到父亲不免伤心落泪，而父亲眼睛一瞪，对多年不见的儿子说的第一句话是：“没出息！”
50年代开始，陈松年因为父亲陈独秀牵连，屡屡受到批判。到1953年，***视察安庆，从安庆地委书记处得知陈松年生活困难，特地吩咐当地政府发给烈属证（陈延年、陈乔年烈士），每月给陈30元生活补贴。
陈独秀与高君曼的女儿陈子美的丈夫张国祥比她大十岁，且结婚时隐瞒了已有妻室儿女的事实。1932年10月，陈独秀被捕后关押在南京监狱，陈子美带着丈夫去狱中探望过陈独秀。当陈子美把结婚之事告诉父亲时，陈独秀十分不快，厉声斥责道：“年幼无知，后果不堪设想。”
抗战爆发后，陈独秀客居江津，张国祥因对陈独秀耿耿于怀，所以阻止陈子美去江津看望父亲。1939年，陈子美赴香港，与父亲永诀。解放后，陈子美回到大陆，在文丨革丨中，抱一汽油桶偷渡回香港，后移居加拿大。
当得知父亲被关进监狱后，陈独秀四子鹤年去探望父亲，甚至还天真地提出，他要想办法帮助父亲越狱逃跑，谁知陈独秀不但不赞成，反而骂了他一顿，说他“胡闹”。
深情
儿时，陈独秀背不出书，总是挨祖父责打。陈母每次见到陈独秀挨打，总流着泪对陈说：“小儿，你务必好好用心读书，将来书读好了，中个举人替父亲争口气。你的父亲读书一生，未曾考中举人，是他生前一桩恨事。”见到母亲流泪，陈独秀也忍不住哭了，母亲替他揩干眼泪，慈爱地责备道：“你这孩子真淘气，爷爷那样打你，你不哭，现在倒无端地哭了！”陈独秀后来说：“母亲的眼泪，比祖父的板子，着实有威权，一直到现在，我还是不怕打，不怕杀，只怕人对我哭，尤其妇人哭。母亲的眼泪，是叫我用功读书之强有力的命令。”
陈独秀自小与大哥感情甚好，祖父去世后，更是大哥教他读书。陈在自传中说：“我们弟兄感情极好，虽然意见上没有一件事不冲突，没有一件事依他的话做，而始终保持着温和的态度，不肯在口头上反驳他，免得伤了手足的感情。”1909年10月，与他隔别十年的大哥陈庆元在东北因肺病客死沈阳的噩耗轰然传来，陈惊惶悲绝。他立即仓促北上，到沈阳与兄长作生死一晤，并悲作五古长篇诗《述哀》，他分寄与友人，又跋山涉水亲自护送大哥的棺木返回故里。
陈独秀对嗣父毫无感情，却对嗣母谢氏极为孝顺，晚年客居江津时，将谢氏也带着身边，伺候终老。陈氏族人回忆：“大约是光绪三十二年，陈独秀从日本留洋回来，穿一身西装，他妈妈（指谢氏）老脑筋看不惯，说他‘穿得像鬼一样’”，陈马上换下了西装。
1930年冬，陈独秀夫人高晓岚去世。两年后，在狱中的陈独秀从来探监的三儿子陈松年口中得知妻子已经去世的消息时，深感歉疚，沉默半晌后对儿子说：“你母亲是个老好人，为陈家辛苦了一生，未享过一天福，我对不起她。我感谢她，为我生了三个儿子。延年、乔年虽然牺牲，但他们死得英雄，人民不会忘记他们。你母亲也算是英雄的母亲啊。”陈松年感慨地说：“父亲，母亲弥留之际，还念着你……”从来不迷信鬼神的陈独秀却十分动情地说：“松年，你回去后，替我买几刀纸钱，在你母亲坟前烧烧，聊表我对她的缅怀之意。每逢清明，不要忘了去扫墓。”
1936年，陈独秀在狱中听到西安事变蒋介石被扣的消息时，简直像儿童过年那样的高兴。濮清泉回忆：“他托人打了一点酒，买了一点菜，……他斟了第二杯，咽起来说，延年啊乔年，为父的为你俩酹此一杯！接着他老泪纵横，痛哭失声。我们见过过他大笑，也见过他大怒，但从未见过如此流泪。”
在狱中，陈独秀谈到刘半农，说他对音韵一道并没有什么研究，但在法国人面前，大谈音韵，以为法国人不懂音韵，讵料法国的音韵学家，把他驳得体无完肤，使他面红耳赤，息鼓而逃。刘半农就是“猪八戒的妈妈飘海一一丑死外国人”，应引为教训。现在他死了，胡适写的挽联说，“守常惨死，独秀幽囚，新青年旧友，而今又弱一个，打油风趣，幽默情怀，当年知音者，无人不哭半农”。陈说，此联写得不高明，但余有同感焉。
1938年6月，陈独秀准备乘包惠僧为他安排的差船入川时，阔别三十年的大姐一家逃难到了汉口。姐弟患难相逢，悲欢交集。他对包惠僧说：“老姐姐来了，我怎能撇开他们，自己先行？”于是退掉已经买好的船票，一直拖到7月初才与大姐一家搭上“中央”、“中国”、“交通”、“农民”四个银行包的专轮入川。
1939年3，陈独秀的嗣母谢氏病逝，陈十分悲痛，心绪不佳，血压高涨，两耳日夜轰鸣，几于半聋，五十日后仍未见减轻。陈的大姐赶来帮助料理后事，一定要陈“为死者披麻戴孝、守灵等尽孝道的仪式”，对此，一向反对封建礼教的陈独秀都顺从了。陈还表示：“先母抚我之恩等于生母，心丧何止三年，形式丧制，弟固主短丧，免废人事，然酒食酬应以及为人作文作书，必待百日以后。”
一次同桌吃饭，陈独秀知道大姐平素把好吃的都省给子女吃，便乘她不在意时，夹了一块红烧肉塞在她的饭下面。次年6月，当陈获息大姐吴陈氏在江津油溪镇病逝的噩耗，极为悲痛，写挽诗忆及不久前自己与大姊分别的情景：“姊意愿偕往，临行复迟疑。送我西廓外，木立无言辞。依依不忍去，怅怅若有思。骨肉生死别，即此俄顷时。当时未警觉，至今苦追忆。”
陈独秀早年家庭观念淡薄，对子女并不关心，但每每三子陈松年携着子女来探望他，他尤其是对几个孙子孙女亲热得了不得，过些时不看见他们，便要派人去把他们喊来团聚”。潘赞化说，此时陈独秀也变得“儿女情长，英雄气短”了。
蔡元培去世后一个多月，陈独秀依然掩饰不住地流露出失去故友的痛惜与悲伤，他在给杨鹏升的信中说：“弟前在金陵狱中，多承蔡先生照拂，今乃先我而死，弟之心情上无数伤痕中又增一伤痕矣！”
晚年，陈独秀除了接待前来探望的友人外，几乎足不出户。有时地方上有些重要的宴会请他来参加，他即使去了，也是沉默寡言。在杨宅居住时，写作间隙或傍晚，陈会在潘兰珍的伴随下，到院子外边的几棵大黄桷树下和附近的小店游玩，和周围老百姓攀谈。但由于他的安徽话很难懂，往往是只听其音，不解其意。在逢年过节之时，他也常被乡邻请写对联，他都有求必应；他也给一些学校或单位题过字。另外，有的人家新房落成，也被请写匾额，江津的龙溪滩乡绅刘建初盖新房时，陈独秀应请为其写了一个“仁寿修居”的楷书横匾。