1927年四一二事变后，转为中国共产党党员。同年任中共无锡县委委员，参加无锡地区秋收暴动。不久，因中共组织遭破坏而被捕入狱。后被中共组织营救出狱，在上海、广州等地继续从事中共地下工作。

1931年参加中国工农红军，任闽西军区军医处处长，中央革命军事委员会总军医处代理处长，红军总卫生部医政局局长兼红军军医学校教育长、校长。是红军早期医务工作的主要领导人之一。在中央革命根据地反“围剿”斗争中，参加赣州、龙岩、漳州、水口等战役战斗，亲临前线抢救伤病员。自编教材，为部队培养一批医务骨干。

1934年任中央革命军事委员会卫生部后方办事处主任兼卫生学校校长，参加中央红军长征。

1935年9月任第四方面军卫生学校校长。

全国抗日战争爆发后，任抗日军政大学政治主任教员，第四大队政治委员。

1939年奔赴抗日前线，任中共淮南津浦路东工委委员、盱眙县、天长县、仪征县工委书记，高邮县委书记兼县长、宝应县委书记兼县长。发动群众，发展人民武装，建立民主政权。

1941年任新四军第三师第八旅第二十三团政治处主任、团政治委员，第八旅兼盐阜军分区政治部副主任、主任。参加半塔集保卫战、盐阜区反“扫荡”、阜宁、淮安等战役战斗。

抗日战争胜利后，随部进军东北，历任东北人民自治军（后改称东北民主联军）第三师第八旅政治部主任，龙江军区政治部主任，东北野战军第十二纵队政治部主任，第四十九军政治部主任。参加四平保卫战、辽沈、平津、宜沙、衡宝等战役。

中华人民共和国成立后，任中共广州市委常务委员、市人民政府秘书长，副市长。

1956年以后，任外交部国际司司长，驻叙利亚、伊拉克大使，外交学院副院长，驻乌干达、瑞士、越南大使。是第五届全国人民代表大会代表。

1990年12月15日在北京逝世。

陈志方青少年时兴趣广泛，喜欢打台球（即乒乓球），也爱好照相。他曾组织台球社到处比赛，并获全县冠军。1924年，在无锡一次台球比赛中，他遇到私立杨氏艺芳小学校教员陈明岿（又名陈叔璇）。两人过从甚密。不久，陈明岿就介绍他加入中国国民党。陈志方在陈明岿的引导下，积极参加革命活动，到上海国民党江苏省党部拜见朱季恂等负责人，参加追悼廖仲恺活动，任国民党无锡西区常务委员。1925年春，陈志方变卖了衣物，购置文具，参与筹建西水墩工人夜校，并任夜校教师，培养工人运动积极分子。同年，上海爆发了震惊中外的五卅惨案。陈志方同仇敌忾，即到无锡南门外街巷、城中公花园等地进行演讲，宣传五卅惨案真相。1926年6月，中国共产党党员乔心全到无锡工作，介绍他加入中国共产主义青年团。1926年8月23日，进步社团无锡青年社正式成立。陈志方出席了该社的成立大会，积极参与该社组织开展的活动。

在北伐军捷报频传的时候，陈志方遵照党组织的指示，进入广州中山大学医学院医本科三年级学习。当时该校学生革命热情异常高涨。1927年四一二反革命政变后的第3天，国民党右派制造了广州“四一五”流血事件，大批共产党员、进步青年惨遭杀害。在革命危急的时候，鲁迅、陈志方等进步师生，在中国共产党的领导下，与中山大学副委员长朱家毕进行了坚决的斗争。随即，学校当局宣布开除400多名进步学生，其中有不少共产党员。陈志方也被列入开除学生的名单，无法在校就学，迅速回到上海，转入吴淞第四中山大学医学院学习。在血与火的严峻斗争中，陈志方更加坚定了革命意志。

1927年8月，他由中共无锡县委委员孙选（即孙逊群、王津民）、中共党员陈明岩介绍，由共青团员转为共产党员。自此，他往返于上海、无锡，从事党的活动。在革命斗争的关键时刻，1927年8月7日，中共中央在汉口召开紧急会议，确定了土地革命和武装起义的总方针。在党的八七会议精神的指引下，时任中共无锡县委委员兼秘书的陈志方，参与了无锡农民秋收暴动的筹备工作。10月中旬，中共无锡县委召开农民暴动筹备会议。会后的第二天，陈志方出席了中共无锡县委在城中观前街20号（系陈志方外祖母家）召开的会议，研究城区策应农民暴动的事宜。10月23日晚惠农桥73号县委地下机关遭到破坏。次日，乔心全等人立即决定撤销观前街20号县委机关驻地，并由陈志方赴上海向中共江苏省委报告。

1928年寒假，陈志方回到无锡城中观前街20号外祖母家。3月10日晚被敌人逮捕，在县政府监狱关押了两个多月。后又被押到南京特种刑事法庭，关押了五六个月，他始终未暴露真实身份。在党组织的营救下，并通过一些社会关系，终于被保释出狱。陈志方出狱后，即与中共江苏省委接上关系。他曾在镇江开设人人照相馆作为掩护，来往于无锡、镇江之间。1930年12月，陈志方得知敌人又要逮捕他时，立即与中共无锡县委书记吴国治夫妇等人转移到了上海。

陈志方到上海后，找到中共江南省委，组织上决定派他到中央苏区工作。1931年5月20日左右，陈云找他谈话，向他介绍苏区情况，并给他一封介绍信——一块密写的手帕。他把手帕缝在衣袖里。不久，他化装成商人，与胡底一起乘船绕道去香港，后经广东大埔，进入闽西，参加红军，派至闽西省军区工作。随后，历任中国工农红军闽西省军区军医处处长、中央军委代总军医处处长、红军卫生部医政局局长兼红军军医学校教育长、校长等职。他是红军早期医务工作的主要领导人之一。在反“围剿”的艰苦斗争中，陈志方积极参加了攻打赣州、龙岩、漳州、广东水口等战斗。他不顾生命安危，抢救伤病员。在中国工农红军军医学校任职时，认真贯彻党的教育方针，积极落实党对技术人员的政策，自编教材讲义，为革命战争培养和造就了不少出色的医务工作者和医务领导骨干。

1934年10月，陈志方参加了举世闻名的二万五千里长征，时任红军中央军事革命委员会卫生部后方办事处主任兼卫生学校校长。长征途中，他历经千难万险，为革命战争培训医务工作者，抢救伤病员，做了大量卓有成效的工作。1935年6月，中央红军到达川西北懋功地区，与红四方面军会师。陈志方被张国泰调去担任红四方面军前方办事处主任。他对张国泰的分裂活动素怀不满，因而遭受张国泰的迫害，被押送至军法处。陈志方后虽恢复了自由，但仍被撤销了职务，受到党内严重警告处分。但他坚持真理，忍辱负重地走完了长征路。

红军到达陕北后，1936年秋至1938年1月，陈志方相继在保安红军大学一科、延安抗日军政大学一期一队学习。

新中国成立后，陈志方奉调至广州市人民政府工作。历任中共广州市委常委、市政府秘书长、广州市副市长等职，主管城市基本建设、财经、文教、卫生等多方面的工作。1956年，陈志方奉命从地方调入外交部，历任外交部国际司司长、中国驻叙利亚大使、驻伊拉克大使、外交学院副院长、中国驻乌干达大使、驻瑞士大使、驻越南大使等职。1978年当选为第五届全国人大代表。他兢兢业业地在外交战线上奋斗了30多个春秋，是一名优秀的外交家。在任驻外大使期间，他一贯严格要求自己，以身作则，坚决贯彻执行我国外交路线和方针政策。他十分重视对驻在国情况的调研工作。任驻叙利亚大使期间，因重视对该国基本概况的调研，受到毛泽东主席的称赞。他为增进我国同驻在国的友谊，推进双边关系的发展，扩大经贸和科技合作，为我国外交队伍的建设，作出了重要贡献。