1948年10月，陈明仁到武汉担任了国民党华中“剿总”总司令白崇禧的副手，就任华中“剿总”副总司令兼武汉警备司令。此间，陈明仁与国民党长沙绥靖公署主任兼湖南省政府主席程潜接触密切，思想上逐步走向进步。
1949年初，陈明仁调任长沙，以华中军政长官公署副长官兼长沙警备司令官的名义主持湖南军事。渡江战役后，国民党势力土崩瓦解。毛主席亲自安排，通过在国共两党曾经都很有声望的章士钊给程潜和陈明仁他们带信，策动他们以北平方式和平解放湖南，使老百姓能免受战争之苦。
8月4日，程潜、陈明仁等通电全国，率湖南保安部队及国民党第一兵团两个军六个师七万七干官兵在长沙举行起义，古城长沙回到了人民的手里。
毛主席、朱总司令专电嘉励，“义声昭著，全国欢迎，南望湘云，谨致祝贺。”
在决定历史走向的紧要关头，程潜、陈明仁做出了正确的选择。
程潜比毛主席大11岁，是毛主席青年时代当兵时的老领导。上世纪60年代，毛主席还说：“枪上肩，枪放下，瞄准、射击等那几下子，我至今没有忘记。这是从程颂公指挥的新军中学来的。”
陈明仁比毛主席小10岁，是黄埔军校1期生。
程潜与陈明仁都是湖南醴陵人。我党早期领导人李立三，我军名将左权、蔡申熙、杨得志、宋时轮、耿飙等，也都是醴陵人。
湖南的和平解放，是在毛主席的果断决策与大力推动下实现的，是湖南地下党按照党中央关于和平解决湖南问题的指示，执行党的统一战线政策，联合各民主党派，领导湖南人民艰苦斗争的结果；也是程潜、陈明仁等爱国将领和唐生智、仇鳌等各界爱国民主人士顺应历史潮流、共同努力的结果。
我党对起义将领程潜、陈明仁都委以重任。8月5日，陈明仁被任命为湖南省临时政府主席兼“中国国民党人民解放军”（这个奇特的番号只存在了77天）第一兵团司令员，同时兼任新成立的湖南军政委员会副主任（主任是程潜）。
8月19日，长沙市军管会成立。萧劲光（后来的开国大将）为军管会主任，王首道、陈明仁为副主任。
8月25日，毛主席在新华社写的时评《湖南起义的意义》中明确指出：“程潜、陈明仁两将军在湖南起义，严重地震撼了华南、东南、西南、西北的国民党残部，国民党残部唯一的光明前途，就是脱离蒋介石、李宗仁、白崇禧集团，接受中国共产党的领导。”
8月30日，湖南军区成立，萧劲光为司令员，黄克诚为政委，陈明仁为副司令员。也就在这一天，毛主席亲自拟电文给程潜和陈明仁，邀请他们到北平参加第一届全国政协会议。
9月19日，毛主席在繁忙之中特意邀请程潜和陈明仁一起到天坛公园游玩，刘伯承、陈毅、粟裕等陪同。
游到祈年殿前，毛主席特地从人群中召唤陈明仁出来，两人合了个影。毛主席对陈明仁说：“现在外面谣言很多，说什么共产党惨无人道，说你被我们扣起来了，还说杜聿明、王耀武被我们五马分尸干掉了。我想请你在这次开会之后，去山东济南看看他们，把情况向外介绍一番，写些书信给你那些还未过来的亲朋故旧，促使他们及早觉醒。你还可以把这张照片寄给你的故旧看看，促进他们及早觉醒，及早归来。”
陈明仁答应照办。毛主席又特地嘱咐让他给黄埔同学也都各寄上一张。
毛主席问，你准备洗多少张这个合影？陈明仁回答，洗一打（一打12张）行了。毛主席说，少了，洗50打吧。
毛主席很细心，工作方法也很厉害。如此一来，国民党方面的谣言就不攻自破了。
毛主席还对陈明仁说：后天9月21日，新政治协商会议就要开幕了，各方面的代表人物都有，唯独缺少蒋介石的嫡系将军，你来了，代表性都全了。
此时，陈明仁真诚地向毛主席检讨说：“起义前认识不足，蒋介石和李宗仁派黄杰、邓文仪到长沙时，有人劝我把他们扣起来，我不仅没扣，还把已扣起来的忠于蒋介石的特务头子毛健钧也放走了，错过了机会。”
毛主席却说：“没错没错，不要扣，革命不分先后，不要勉强人家嘛。今后，凡是愿意过来的，我们派飞机接，凡是愿意走的，我们派飞机送。你那种搞法是可以理解的，不要怕人家讲闲话。”
对于这次见面，陈明仁后来曾这样说：“我为蒋介石出生入死卖命大半生，难得听到他一句诚恳、亲切的话，毛主席与我首次相见，却如此平易近人，宽厚仁慈，真有天壤之别呵！”
9月21日，中国人民政治协商会议第一届全体会议在京开幕。陈明仁在这次大会上发言了，他说：“我记得我在黄埔的时候，蒋介石经常对我们说：‘我是革命的，实行三民主义的，我什么时候不革命，你们应该打倒我。’我现在发现蒋介石不仅是不革命，简直是反革命，简直是人民公敌，我当然要打倒他。并且不但我要打倒他，就是凡是黄埔同学乃至全国人民都要起来打倒他的。他是我们的校长，现在我便给他一个大义灭亲。我想蒋介石用不着怨恨我，应该去怨恨他自己。”
其时，已逃到台湾岛的蒋介石在收音机中听到陈明仁的这个发言，连服了几片降压药，可见受刺激之深。
11月1日，陈明仁所部整编为中国人民解放军第21兵团。陈明仁任司令员，唐天际任政委。第21兵团辖第52、第53军，隶属于林彪的四野建制。
1950年2月初，陈明仁率兵团司令部从浏阳移驻醴陵，12月中旬，陈明仁奉命率部进驻广西南部剿匪5个月，共歼灭土匪3万多人，为新中国的安定、老百姓的安居乐业做出了杰出的贡献。
1952年10月8日，根据中央军委命令，中国人民解放军第21兵团改编为中国人民解放军第55军，陈明仁任军长，王振乾任政委。
1953年2月，第55军奉中南军区命令，由广西桂林地区移防至广东湛江地区，担任守卫雷州半岛的任务，守卫祖国的南大门。
1955年9月开国授衔时，有3位起义将领被授予上将军衔，即陈明仁、陶峙岳、董其武。他们3人在国民党阵营内时军衔都是中将，起义后都成为了新中国的开国上将，可见我党我军的胸怀之宽广。
陈明仁还是抗日名将。1940年春，陈明仁率部开赴广西参加桂南会战，与日寇奋战7天7夜，重挫日军。1945年1月，中国远征军调集主力围攻滇缅公路上的重镇——畹町的回龙山，却久攻不克。在万不得已的情况下，战区指挥官卫立煌急调71军参战。时任71军军长的陈明仁决定采取声东击西的战术，调动守卫的日军，主攻部队采取分割包围的战法，各个击破，再以一个师迂回切断日军逃往缅甸的退路。结果全歼了日军侵入滇西的部队，陈明仁名扬天下。
陈明仁曾在其自传中这样说：“当时凡属任何部队攻克不下的地方都是由71军来担任。例如芒市附近的三台山、襄佐寺、畹町附近的回龙山等，都是71军攻克的；而攻克回龙山一役，不但挽回了当时的整个战局，而且增加了我个人在国内乃至国际上的声誉，我自己也公然认为是我生平的又一得意之作。”
当时远在延安的毛主席了解了回龙山战役之后，十分欣赏陈明仁的战术思想和指挥艺术，称其为“战术杰作”。解放战争中，毛主席多次致电东北战场的指挥官林彪，对陈明仁不可轻敌，应多研究回龙山战例。
但林彪还是在四平战役中吃了陈明仁的亏。
1949年9月，起义后的陈明仁被毛主席邀请在家里吃饭时，主动提到四平之战表示内疚。毛主席说：“两军相战，各为其主嘛！犹如划船，都想划赢呀！”毛主席的肚量，就是这么大，非常人可比。
陈明仁有过两段婚姻。他的第一个妻子叫谢芳如，两人结婚时，陈明仁才13岁，谢芳如14岁。两人育有两个儿子，长子叫陈扬钊，次子叫陈扬铨。
陈明仁、陈扬钊，分别是黄埔1期和黄埔第19期的学生，一对父子兵。他们投考黄埔时的年龄，都在21岁。
1950年4月谢芳如因患癌症去世，爱妻情深的陈明仁哭了整整3天。
陈明仁的第二个妻子叫肖毅，是湘雅医院第四任院长肖元定的千金，留美医学博士，是湖南省妇幼保健医院的首任院长，比陈明仁小16岁。肖毅是1952年4月和陈明仁结婚的，婚姻介绍人是时任中共中央统战部长、中央人民政府政务院秘书长的李维汉。
陈明仁与肖毅无子女。
1974年5月21日，陈明仁因患癌症与世长辞，享年71岁。
2009年，陈明仁上将的骨灰从北京八宝山迁回长沙岳麓山东山腰，与夫人谢芳如合葬。
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