1924年11月，陈延年协助周恩来建立海陆军大元帅府铁甲车队。1925年11月，在铁甲车队的基础上，周恩来、陈延年等商定，从黄埔军校毕业生中再抽调一批共产党员和共青团员作为骨干，建立了著名的叶挺独立团。1927年6月，中共中央撤销江浙区委，分别成立江苏省委和浙江省委，陈延年任中共江苏省委书记。在白色恐怖笼罩下的上海，陈延年和赵世炎等不顾危险，部署工作，寻找失散的同志，恢复和重建党组织，积极开展斗争。6月26日，陈延年遭国民党军警逮捕。敌人对陈延年用尽酷刑，将他折磨得体无完肤，逼迫他供出上海党的组织。但陈延年以钢铁般的意志，严守党的机密，宁死不屈。

　　1927年7月4日晚，陈延年被国民党反动军警押赴刑场。刽子手喝令他跪下，他却高声回应：革命者光明磊落、视死如归，只有站着死，决不跪下！几个执刑士兵用暴力将其按下，松手挥刀时，不意陈延年又一跃而起，这一刀未砍着颈项，刽子手也差点吓得摔倒。最后，他竟被凶手们按在地上以乱刀残忍地杀害。