1920年，陈炯明致电陈独秀，请他来广州办教育。陈独秀向陈炯明提出任教育委员长的三个条件：“教育独立，不受行政干涉；以广东全省收入十分之一拨作教育经费，以及行政措施与教育所提倡的学说作统一趋势。”陈炯明一口答应，陈独秀遂放下共产党党务赴粤。其时，广州政府的内阁成员为：孙中山（内务部长）、唐继尧（交通部长）、徐谦（司法部长）、伍廷芳（外交部长）、陈独秀（教育部长）、陈炯明（陆军部长）、李烈钧（参谋部长）。除了共产党陈独秀和无党派李烈钧，其他都是国民党员。
1911年底，陈独秀受安徽新任都督孙毓筠邀请，回到安庆，担任都督府秘书长。陈认为，推翻清政府不过是革命的第一步——破坏，今后建设之事更重要。但他性情急躁，常为改革之事与人发生口角，每逢开会，会场上只听他一人发言，并且总是坚持己见。同事皆认为其过激。管理文书的张啸岑劝他：“莫坚持己见。”但陈听不进去：“改革不大刀阔斧，不提高人民生活，和旧官僚有什么两样？”
陈独秀之后经历了几次宦海沉浮：1912年5月，孙毓筠赴北京任袁世凯的高级顾问，陈独秀便劝柏文蔚接任安徽都督。柏应允，但条件是陈须担任都督府秘书长，于是陈便从安徽高等学校辞职，再次上任。陈独秀辅助柏文蔚尽心尽力，柏对陈亦言计必从。之后，陈因家事辞职，回到安徽高等学校任教。不久，安徽高等学校闹学潮，目标指向陈独秀，加上陈与校长马其昶在教育问题上矛盾重重，陈于是第三次回到都督府任秘书长。次年6月，袁世凯免去柏文蔚都督职务，改任命孙多森为安徽都督。次日，陈独秀即辞职。
1912年年底，汪孟邹去安庆见柏文蔚和陈独秀，友人说汪应该出来做点事，“做知县去，一宣城，二南陵，三太平”，有的说：“不如拿一个税局。”陈独秀听后，瞪着眼睛对汪道：“做什么！这里是长局吗？马上会变的。回去，回去，你还是回到芜湖，卖你的铅笔、墨水、练习簿的好。我来和烈武说，要他帮一点忙，凑些股子，你还是到上海去开一个书局的好。”1913年春，由汪孟邹任经理的亚东图书馆在上海成立。后来，亚东在上海印刷出版了许多新书，成为“五四”时期传播新文化的一个重要阵地。
陈独秀在广东省立女子师范学校、广东女界联合会发表了一场演讲。陈说，中国的家庭，家姑压迫媳妇，小姑压迫嫂嫂等事情非常之多，女子在未婚时服从父母，既婚之后，服从丈夫，丈夫死了，还要服从所生的孩子，都是不正当的人生。演讲结束后，广州发起了一场轰轰烈烈的驱陈运动。3月8日，政学会机关报上海《中华新报》载文：陈独秀“开章明义即言废德仇孝，每天各校演说，必极力发挥万恶孝为首、百善淫为先之旨趣，青年子弟……一闻此说，莫不倾耳谛听，模仿实行……”广东高等师范守旧派甚至以全体辞职相威胁。
陈独秀还首创中学男女同校，首先在省立一中实行男女同校，结果遭到汪精卫及守旧派的反对。但最终广东省教育委员会议还是通过了开放女校的决定。
某日开会，孙毓筠如同往常，闭目养神，陈独秀则滔滔不绝，每问一句，孙就“哼”一声，不问则不鸣。散会后，陈问孙：“为何话少？”孙皱眉头道：“仲甫，宣统已宣布退位，中华民国临时政府成立了，革命已经胜利，我们可松一口气，凡事不可太性急，已有人在我面前说你了。”陈独秀说：“说我事小，我倒认为推翻清朝，事属破坏，今后建设事更多，应利用手中的政权，多干些事。”孙叹道：“别人说你，好马不吃回头草，果然不假，性子太烈，只怕众口难调。”由于得不到孙毓筠的支持，上任不久的陈独秀负气辞职，去新恢复的安徽高等学校任教了。
在广州任教育部长期间，陈独秀开办了工人夜校。陈认为“机器工人比较进步”，所以先试办机器工人夜校，参加者有100多人。接着，陈又帮助理发工人成立工会，开办夜校，发展会员千余人。在理发工会成立大会上，陈独秀发表演说：“工人的知识比较缺乏，故求知识，是今日工人一件很重大的事情。我现在想在广州设立许多劳动补习学校，令工人有求知识的地方。”
