战斗中成长
1927年，“四一二”反革命政变爆发。不久，长沙也发生反革命叛乱，反动军官许克祥在长沙大肆捕杀共产党人。陈树湘逃离长沙，辗转来到武昌。当时，毛泽东也在武昌，当毛泽东征求陈树湘今后打算如何开展斗争时，陈树湘愤愤地说：“这次敌人突然对我们展开大屠杀，而我们没有还手之力，根本原因是没掌握部队。因此，我打算到部队去，争取为党掌握一定的武装。”毛泽东听后深以为然，他没想到这个当年长沙的小菜农如今居然有了这么深刻的认识。
经党组织安排，陈树湘进入武汉国民政府警卫团的一个新兵营。这个营是中国共产党掌握的一支武装力量，陈树湘一入伍就被任命为班长，不久又升任排长。7月下旬，警卫团开拔赴南昌准备参加八一起义，但未到南昌即获知起义部队已撤离，遂驻军修水县城休整。9月，陈树湘所部参加了毛泽东领导的秋收起义。秋收起义最开始进展顺利，但后来失利，部队牺牲很大。为建立精干坚强的革命武装，毛泽东在三湾对部队进行了改编，所有起义部队整合后缩编为一个团，即中国工农革命军第1军第1师第1团，辖1、3两个营。三湾改编后，部队行军途中被敌人冲散，毛泽东率1营直接上了井冈山；陈树湘所在的3营南下桂东，与朱德所部会合。此后，陈树湘随部队几上几下井冈山，积极参加战斗。1928年4月，朱毛会师，部队整编，陈树湘被编入中国工农红军第4军第31团3营，任7连连长。在毛泽东“既要会打圈，又要会打仗”的战略指导下，陈树湘经常率部下井冈山进行游击作战，取得不少战果。
1928年7月，红4军组建特务连，陈树湘因为过硬的政治素质与军事素质，被选任为特务连连长。10月，特务连扩编为特务营，陈树湘任特务营党代表。这一时期，敌人对井冈山发动第一次“围剿”。陈树湘奉命率部参加保卫井冈山根据地的战斗，不但打退了敌人的进攻，还扩大了根据地。在战斗中，特务营俘虏了很多国民党士兵。有的战士认为这些俘虏兵在进攻井冈山根据地时做了很多坏事，有的可能甚至屠杀过红军战士和老百姓，因此要求严惩。陈树湘却说：“毛泽东同志反复教导我们要优待俘虏，为什么呢？一者优待俘虏是我们红军的优秀本色，有利于瓦解敌人；二者这些俘虏兵也是贫苦人家的子弟，只不过因为被敌人裹挟而干了一些错事。现在，他们到了井冈山，我相信，他们亲身接触感受了根据地的生活后，一定会改过自新的，甚至会成为红军队伍坚强的一员。”在陈树湘的带动下，特务营的战士们与俘虏兵一对一结对子开展教育感化，在红军战士的引导帮助下，俘虏兵们普遍进步很快。很多俘虏兵主动要求参加红军，而且在战斗中表现勇敢，成长为红军骨干分子。
1928年12月，敌人发动对井冈山的第三次“围剿”。为粉碎敌人的进攻，毛泽东、朱德率领红4军主力向赣南、闽西进发，借以牵制敌人并寻机在运动中将其歼灭。当时，正值寒冬，红军被服短缺，每日又要急行军数十公里，因此很多战士都冻伤了。陈树湘带领特务营随红4军军部行动，他在行军时经常振奋昂扬地走在前面，每当休息的间隙就组织特务营的党员骨干在各自所在的连、排开展谈心谈话活动，凝聚军心鼓舞士气。红军的运动给敌人造成错觉，他们误以为红军在“溃逃”，遂大摇大摆地追上来。毛泽东将计就计，正月初一日在大柏地设伏，击溃敌一个师，俘虏团长以下八百余人，缴获大批武器辎重，有效解决了红军给养不足的问题。之后，红4军又在长汀消灭敌一个旅，并占领了长汀县城。1930年1月，红4军主力赴赣南后，陈树湘接受毛泽东的命令任新组建的汀（长汀）连（连城）独立团团长，率部在长汀一带开展游击战争。此后直到1933年初，陈树湘一直战斗在闽西，先后任福建省军区第7、9师师长，红19军56师师长。
1933年6月，为支援中央苏区第四次反“围剿”作战，红19军按照精干有力的原则，将部队缩编为红34师，下辖3个团，陈树湘任101团团长。在中革军委的统一指挥下，陈树湘率部连续作战，配合红军主力先后取得泉上、朋口大捷，开辟了幅员辽阔的新苏区。
