1927年大革命失败后，陈独秀蛰居武昌。在“八七”会议上，他被撤消了职务。陈独秀被撤职之后，回到上海，隐姓埋名，在熙华德路一座贫民窟石库门房子的前楼居住下来，结识了小自己29岁的单身邻居、英美烟草公司女工潘兰珍。
虎落平阳，分外凄凉。当时的潘兰珍不知道眼前的老先生就是赫赫有名的陈独秀，只知道他是个卖字为生的孤苦老人而已。
那是陈独秀最为孤寂的时期。正逢大革命失败，两个儿子陈延年和陈乔年相继壮烈就义，陈独秀又犯下右倾错误，受到了批判，同时还遭到国民党的通缉捉拿，无奈地东躲西藏。婚姻生活两度离合，年过半百孑然一身。
张宝明和刘云飞在《飞扬与落寞：陈独秀的旷代悲情》一书中记载说：
“在潘兰珍的悉心照料护理下，陈独秀的生活也逐渐地条理化。在吃上可口应时的热菜、热饭之后，他的身体与精神均有了很大的改观。他换上西服，打上了领带，染上秋霜的头发也梳得油光闪亮。颏下的胡须也刮得精光。”
“在外人眼中，他们是父女，在二人心中，他们是师生，但是这种纯朴的师生关系在时间酵母的催化中也渐渐地发生转变。年龄已不足以成二人结合的障碍。”
“经过一场场激烈的思想斗争，潘兰珍终于定下了心，在寒冷的冬季向陈独秀表达了火热的爱慕之情。”
经邻居许大姐出面作媒，这对同是天涯沦落人的老夫少妻终于在1930年正式结婚了，后来还领养了一个女儿，随潘兰珍姓，叫潘凤仙。
1932年10月15日晚，在国民党巨额悬赏多年后，患病在家休养的陈独秀第四次，也是最后一次被上海国民党当局逮捕，后送往南京老虎山模范监狱关押。经庭审，判处有期徒刑13年。
报纸登出后，潘兰珍这才知道，自己的丈夫就是大名鼎鼎的陈独秀。潘兰珍当即辞去了工作，把女儿送往南通娘家，来到南京，在老虎山附近租了一间民房，靠做点女红零活维持生计，照顾陈独秀的牢狱生活。1937年8月，陈独秀坐了5年监狱提前释放，潘兰珍为丈夫整整送了五年牢饭。
陈独秀被捕后，国民党各界纷纷致电中央要求“严惩”、“处极刑”、“明正典刑”、“迅予处决”。
科学家爱因斯坦曾给蒋介石拍电报，称陈独秀是东方的文曲星，而不是扫帚星，更不是囚徒，请求给予释放。蒋却无动于衷，说：“独秀虽已非共党之首领，然乃始作俑者，故不可不明正典刑。”
被捕后不久，陈独秀与彭述之一起被解送南京，途中，在泥泞道路上陈独秀依然酣然入睡。令彭述之十分羡慕。陈独秀说：“吾已半老，别无所求。汝正青春，大有可为。万望勿作他想。”
1933 年4月14日，国民党江苏高等法院开审陈独秀，审判进行了三天，旁听席上连过道里都站满了人。章士钊主动为陈独秀辩护，十分卖力，陈独秀却不领情，说：“律师所云惟其本人观点而已。吾人之政治主张，以吾本人之辩护状为准。”法庭上一片惊叹：“革命家！”陈独秀慷慨答问，“态度安闲，顾盼自若，有时且隽语哄堂”。其《辩护状》成为脍炙人口的佳作，上海沪江大学、苏州东吴大学均选为法学系教材。
审判后，55岁的“老青年”陈独秀被国民党以“危害民国罪”判刑13年；后上诉，减刑为8年。即被押解江苏省第一模范监狱，俗称老虎桥监狱。
陈独秀将监狱变成了研究室。他在牢房里摆了两个大书架，上面堆满了经史子集。
在监狱中，陈独秀写下了《独秀文存》第九版，蔡元培亲自为这个在押犯人写序。令国民党大员们唏嘘不已。
《独秀文存》被评为二十世纪中国最有魅力的文集之一。
陈独秀被关押期间，宋美龄等显要都曾前来探望，只有胡适路过南京而未至。陈独秀怒斥之：“吾知适之是大忙人，此际正与达官贵人拜会饮酒，宁有暇访我哉。
不过一旧朋友而已，失之可也。”胡适闻言急忙赶来，但两人一见面即争吵不已。吵归吵，观念信仰不同而已。陈独秀托胡适设法把《资本论》译成中文，胡适认真操作，经常写信报告进展情况，叫他放心。而本无深交的蒋梦麟特地前来探望，并携来几部章回小说，被陈独秀视为知音。
八一三淞沪战役后，日本战机轰炸南京，老虎桥监狱被炸。陈独秀幸卧桌下，没有受伤。金女大中文系主任陈中凡（陈独秀在北大时的学生）商请胡适等联名保释他。南京当局表示，本人写悔过书，立即可办。陈独秀大怒：“我宁愿炸死狱中，实无过可悔。”
何等凛然正气！
1937年南京沦陷前，陈独秀被提前释放。胡适、张伯苓、周佛海、傅斯年等名流为其接风洗尘。席上，周佛海请陈独秀到国防参议会挂个名，可保后半生衣食无忧，静下心来研究学问；陈独秀的北大学生、时任浙江省主席的朱家骅也禀承蒋介石的旨意，动员陈独秀出任国民政府劳动部部长；胡适让他去美国写自传的邀请，谭平山要他出面组织第三党的建议，均遭陈独秀严词拒绝。
几经辗转，陈独秀带着潘兰珍到来重庆偏僻的江津县五举乡石墙村隐居，生活清贫凄苦、穷困潦倒。期间叶青送的200元、朱家骅赠送的5000元、蒋介石等从银行汇的钱他都一一拒绝，说“无功不受禄。”
送钱者是出于对陈独秀的敬仰，而陈独秀的拒收给人留下的是更多敬仰！此等性格和人品，历史上有几人能做到？
晚年的陈独秀以大量的精力撰述了文字训蒙的专著《小学识字教本》，但稿件送审时，教育部长陈立夫认为书名不妥，要陈独秀改书名。陈独秀坚决不同意，并说“一字不能动”，把预支的8000稿费也退回去了。
直至陈独秀因病谢世，《小学识字教本》仍未出版，成了他晚年未了的一大憾事。
1942年5月27日，陈独秀贫病交加，在四川江津去世，消息绝少见于报端。有报纸评论道：“如此一代人杰之死，此时此地，实有不胜寂寞之感。”
陈独秀弥留前给潘兰珍留下的惟有一句遗言：“兰珍吾妻，望今后一切自主，生活务求自立……”
