1934年，王明利用蘇聯清黨的機會，把陳鬱打成“右派”，送往斯大林格勒拖拉機廠勞動。
1938年2月，任弼時到莫斯科任中共駐共產國際代表團團長，在檔案中發現了陳鬱8件上訴信，以及王明、康生處理陳鬱的材料，認為處理錯誤，報共產國際幹部部要求複審陳鬱的問題。
1939年11月，周恩來到莫斯科，會同共產國際監察委員會撤銷了對陳鬱的處分，並作了正式結論，決定派陳鬱回國工作。
1940年2月，陳鬱到達延安，被派到中央黨校一部學習，同時兼任中央職工運動委員會委員。
1943年，中央調陳鬱到西北財經委員會工作，負責領導邊區的工業生產。
1945年4月28日，陳鬱以中直機關代表的身份參加黨的“七大”，當選為中共中央候補委員。1945年9月，黨中央派陳鬱到東北工作，任中共遼西省委副書記。
1946年調任合江省依勃樺地區黨委書記、勃利軍分區政委、三五九旅政委，開展清匪反霸、建立農村根據地的鬥爭。
1947年2月，調任中共中央東北局生產委員會副主任，帶領工作隊進駐北滿，恢複和發展雞西、鶴崗等大型煤炭基地的生產，支援解放戰爭。1947年始籌建東北煤礦工人幹部學校（現為黑龍江科技大學）並擔任該校首任校長。
1948年任東北人民政府工業部副部長、部長，接管沈陽工業，恢複沈陽工業生產，支援全國解放戰爭。
1949年任華北人民政府重工業部部長，接著以華北重工業部為基礎改組為中華人民共和國燃料工業部和機械工業部，陳鬱為燃料工業部部長。
1951年8月，政務院任命陳鬱為中國礦業學院院長。在擔任院長期間，他經常到校部署、指導和檢查工作，使學校在短時間內獲得迅速發展，為學校的未來奠定了堅實基礎。
1955年，陳鬱主持了把燃料工業部分為煤炭、電力、石油3個部的工作，陳鬱任煤炭工業部部長。
1956年9月，中共“八大”在北京舉行，陳鬱出席了會議，並當選為中共中央委員。
1957年8月，中央同意廣東省委要求，調陳鬱到廣東省工作，任中共廣東省委書記、省長。
1961年任中共中央中南局第三書記兼廣東省省長。
1968年2月，廣東省革命委員會成立，任副主任、黨的核心小組成員。
1969年4月，中共“九大”在北京舉行，陳鬱出席了大會，並當選為中央委員。
1972年在廣東省黨代會上當選為省委書記。
1973年8月，中共“十大”在北京舉行，陳鬱出席，並當選為中央委員。
1974年3月21日，陳鬱因病在廣州逝世。