1933年，8月1日荣获中革军委授予的二等红星奖章。
1934年，2月1日当选为中华苏维埃共和国中央执行委员。其间参与了自1930年11月起中央苏区的五次反“围剿”，并十次负伤。
1934年，10月任红一军团二师师长，率部担任前卫，参加长征。其间，连破敌人四道封锁线，血战湘江、指挥强渡乌江、攻占遵义，参加 四渡赤水、夺取泸定桥，攻占腊子口等著名战斗。
1935年，10月红军长征到达陕北后任红一军团副军团长、四师师长。 率部 参加直罗镇和东征等著名战役。 1936年，6月入抗日红军大学学习，任高级干部科科长（政委罗荣桓）、红一军团副军团长。结业后，1936年12月任红一军团代军团长。
1937年，7月任八路军一一五师叁四叁旅旅长，参与指挥平型关大捷的战斗及广阳战斗。
1938年，3月任八路军一一五师代师长。1938年12月，与一一五师政委罗荣桓率部挺进山东,开辟山东抗日根据地，次年到达鲁西。
1941年，8月8日中央军委决定；山东纵队归一一五师首长指挥。成立山东军政委员会，任委员。
1942年，8月任山东军区司令员。1938年至1942年间指挥攻克樊坝、陆房突围、梁山战斗及1941年11月对日寇铁壁合围“大扫荡”的斗争。
1943年，3月离开山东赴延安，由罗荣桓精心安排,在以史瑞楚为书记的11人临时党支部护送小队护送下,于10月中旬抵达延安，入中共中党校学习。
1944年，5月所在中共中央党校通过了《陈光同志的历史总结》。称“是我党有数的军事人材之一”。其间著述《我的历史自传》是当今考证我党我军诸多重大历史事件珍贵的史料文献。
1945年，4月23日参加中国共产党第七次全国代表大会。任七大代表资格审查委员会委员。其间，毛泽东致信陈光称：“你在山东执行的路线是对的，“七大”要开成一个团结的大会，胜利的大会，相信你能致力于开好这次大会”。
1945年，8月25日离开延安，与其他二十几位中共高级将领一道乘美军飞机奔赴前线各战区。几经周折转道与林彪、肖劲光、邓华等于10月29日抵达沈阳。11月，初战山海关时在黑山一带组织第二道防线。 任东满军区副司令员。
1946年，2月任吉辽军区副司令员兼参谋长。参与指挥攻打长春、拉法、新站等战斗。10月任第六纵队司令员，率部参加叁下江南战役。 参战指挥焦家岭、城子屿 、德惠等战斗。
1947年，5月任松江军区司令员兼哈尔滨卫戍司令员。参与围困长春、入关参加平津战役及北平入城式。
1949年，5月任第四野战军副参谋长。其间，四野在北平朝阳门内“九爷府”高级干部南下动员会上，未征罗荣桓首肯，林彪公开点名批评陈光“居功自傲”。后随军南下进驻武汉。
1949年，11月任广东军区副司令员兼广州警备区司令员。
1950年，7月23日遭软禁。10月转到武汉继续被关押
1951年，3月被开除党籍。继续被长期非法关押。其间,有梁必业、刘兴元奉命面劝其承认错误,但遭拒绝。
1954年，6月7日于武汉关押处一幢二层楼里，一代名将陨落。时年四十九岁。
1988年，4月，中共中央为陈光将军正式恢复党籍、名誉。
