1853年1月，太平军从武昌东征，陈炳文在芜湖投军，隶属李秀成部。1856年9月，天京事变爆发，杨秀清、韦昌辉、秦日纲等"首义诸王"死于内斗，翼王石达开则率部外出单干，太平天国人才匮乏，由盛转衰。为扭转颓势，洪秀全提拔陈玉成、李秀成，让他们承担起复兴天国之重任。
李秀成唱主角，陈炳文自然也不差。此时，李秀成麾下有"五大金刚"，分别陈坤书、谭绍光、陈炳文、陆顺德、吴定彩。1860年，忠王李秀成摧毁"江南大营"，随后东征江浙，一路所向披靡。陈炳文则率兵攻取嘉兴，击败清朝提督张玉良，后坐镇城池。
不久，陈炳文率兵出击，夺取海盐、乍浦、金山卫，与清军激战。在金山卫，陈炳文被清军水陆夹击，中枪落水，被清军"误报"阵亡。《天国志》记载："为曾秉忠及副将滕嗣林所败，中枪坠水，秉忠等以阵斩禀闻。"
