1900年,孫中山決定在惠州舉行起義。起義前,香港興中會從美國、加拿大等國購入槍枝武器,在日本橫濱中轉後運回國內。
因為當時在日本,女人上下船不容易引發注意,故所有私藏武器的船隻經過橫濱時,都由陳粹芬親自聯絡接洽,通報消息,以保萬無一失。
1907年,孫中山在廣東邊界先後發動多次起義。陳粹芬作為一位能騎馬開槍的英雄女性,也隨軍征戰,以妻子的身份掩護孫中山,與之形影不離、她還親手印刷反清檄文,鼓舞民眾。
曾追隨孫中山參加革命的英文秘書池亨吉在1908年所寫的《支那革命實見記》中,稱讚陳粹芬:「工作忙碌,性格剛強,頗有女中豪傑的氣概。」
除隨軍征戰外,陳粹芬還要兼顧孫中山的飲食起居。她勤勞賢惠,熱心幹練,為孫中山早年顛沛流離的艱難生涯提供了極大的生活保障和精神支持。
對於當時伴隨孫中山的革命黨人,陳粹芬負責接待、照顧大家的生活,為大家燒飯做菜、浣洗衣物,無微不至,毫無怨言。當年如胡漢民、戴季陶、蔣介石、蔡鍔、李烈鈞等人都多多少少受過她的恩惠。
陳粹芬讓這群為革命四處奔波、背井離鄉的志士感受到了家的溫暖,大家都親切地喊她「四姑」。
孫中山感念陳粹芬多年不計名分的默默付出,將當年在倫敦時,恩師康德黎博士贈送的一塊金質懷錶轉贈給她,以表達兩人的感情堅比金石。