为扩大战果，除了中科院上层特邀的大腕名流，以及各研究所形形色色的人物参与对陈梦家围殴，整个社会教育文化科学界也很快被发动起来，展开了一场声势浩大的围殴运动。波澜所及，连西北大学师生也卷了进来。据这所大学的一群师生揭发，陈梦家在受邀到该校讲古文字学期间，曾胆大妄为地说：“郭院长搞考证，引经据典，你们不要认为真的读了这样多的书，其实所讲的什么字通什么字等，是从‘说文通训定声’来的。”对此，在运动中已经觉醒了的西北大学师生愤然批驳道：“郭院长是我国著名学者，我们向陈梦家抗议，不允许你这样侮辱我们敬爱的郭院长。”棒喝之后，又揭发道：“他又大肆污蔑革命先烈闻一多先生。他在介绍闻先生的时候说：‘闻一多穿一件烂长袍，为了学习连尿也不到外面去，房里臭得很。’”正因为掌权者们不可为外人道的“隐秘”，被不知天高地厚的陈梦家在讲堂上公开揭露，世人又从西北大学师生的反揭露中隐约看到了另一层隐秘，并坚信，陈梦家遭遇的一系列政治厄运，是得到了“我们敬爱的郭院长”首肯的。到了这个时候，“一败涂地”的陈梦家再也无话可说，不得不忍受肉体与精神的极大创痛，低头认罪并甘愿遭受千刀万剐的惩处。
未久，陈梦家被降级使用，后曾一度下放到河南洛阳白马寺植棉场从事耕地种田等艰苦劳动。此时，赵萝蕤面对自己、父亲赵紫宸和丈夫陈梦家受到批判和遭遇群殴的事实打击，身患精神分裂症，被送往北京安定医院治疗。
就在“反右”风潮波滚浪涌之际，远离风暴中心的甘肃省博物馆在武威县先后抢救性发掘清理了三十七座汉代古墓，并在磨咀子六号墓发现了四百六十九枚《仪礼》木简和日忌杂占简十一枚，另有一些零星汉简出土。因木简凌乱，字体难辨，甘肃方面向中科院考古研究所求援，时在考古所主持业务工作的夏鼐借此机会，于1960年6月将陈梦家悄悄派往兰州，协助当地考古人员整理汉简——这是夏鼐冒着政治风险为陈梦家寻找的一条避免肉体和精神折磨的通道，也是陈梦家人生道路上最后一次转机。于是，陈氏心怀感激悄无声息地来到甘肃省博物馆，在一间形似仓库工房里蛰伏下来。因是戴罪而来，组织上规定陈梦家不能对外联系，不能与馆外的人接触，不能以个人名义发表文章，用当时流行的说法讲，就是“只能老老实实，不许乱说乱动”。陈梦家吸取了以前的教训，也为了不给把自己从五指山下搭救出来的夏鼐增添麻烦，坚守规定，足不出户（院），整日蹲在小屋里做着缀合、校编等技术性工作，全部身心投入到汉简整理研究中。时值盛夏，陈氏冒着酷暑，昼夜苦干，博物馆值班人员深夜巡逻，经常看到陈梦家光着膀子，挥汗如雨，趴在灯光下用放大镜俯身察看简上模糊文字的身影。经过三个多月的努力，陈梦家以惊人的毅力和广博的学识，对出土的汉简进行了整理和研究（包括六号墓出土的四百八十简，十八号墓出土的“王杖十简”，以及四号、十五号、二十二号、二十三号墓出土的“柩铭四条”），撰写叙论、释文和校记三篇，随后完成了《武威汉简》一书，于1962年经考古研究所同意，交由文物出版社作为“考古学专刊乙种第十二号”于两年后出版。
1962年年底，经过5个寒冬冰窟煎熬的陈梦家，终于恢复了正常工作和政治生活，开始按考古所的计划要求，主持筹备《殷周金文集成》《西周铜器断代》和《居延汉简甲乙编》的编纂工作。就在这一年，与陈同划为“四大右派”的雷海宗去世，时年55岁。噩耗传出，令所有听过雷氏讲课的人，无比哀痛和惋惜。这个学贯中西、博大精深的右派教授，同时能开“西洋近古史”、“西洋文化史”、“中国商周史”、“中国秦汉史”、“史学方法”五门课程。这个从不备课、从不讲究教学法、想讲什么就讲什么的右派教授，以磁石吸铁的力量吸引着无数青年教师和学生。据雷海宗一个学生回忆，连他的老同行西南联大历史系主任，后到台湾的刘崇铉都极其推重他，称其为大学问家，并对自己的学生说：“要好好听雷先生的课，他讲的历史课，有哲学意味。我做不到这一点。”如此一个学问大家，在严酷的政治折磨下英年早逝。
当年陈梦家在国外搜集整理、编成的《中国铜器综录》的流散美国部分，在“反右”前已经制版三校奉命在编辑部压了6年之后，终于以“中国科学院考古研究所”名义和“内部发行”的形式，于这一年由科学出版社出版，书名则改为《美帝国主义劫掠的我国殷周铜器集录》。该著分三部分，一是器物的图像；二是器物的铭文；三是记录各器尺寸、铭文、年代、著录等方面信息说明，共收有青铜器845件。书的“序言”说：“本集所收的845件殷、周青铜礼器，是我所工作人员陈梦家先生十余年前在美国搜集的。当时，他曾将在美国各博物馆、大学和古董商肆所能见到的中国铜器，都摄了照片，拓了铭文，记了尺寸，并考查了来源。其中大多数皆加以观察并作了取证，少数的未见实物。”又说：“我们知道，这些铜器都是几经转手，有局部加以配造的，有后来添刻铭文的，有不同数器的部分杂拼而成的，有全部是伪造出来的。我所曾将本集校样送请于省吾、唐兰、张政烺三位先生重加审定。三位先生根据照片，只从铭文拓本，指出了几件是可疑的，此外当还有可疑的器和铭。……于此可以说明，由于帝国主义疯狂地劫夺我国文物，造成伪造文物风气的一斑……”尽管此时的陈梦家像一个辛勤劳作的农民，眼睁睁地望着自己费尽心血和汗水浇灌的瓜穰，在结出一串硕果之后突遭风暴而只收获了一个小小的瓜纽，但内心还是感到了一丝慰藉。
以此为契机，陈梦家的研究兴趣逐渐从甲骨文、金文铜器方面转到了汉简研究领域，对居延、敦煌、酒泉等地所出汉简进行了大规模整理和研究，其中包括对居延汉简的出土地点、额济纳河流域的汉代烽燧遗址的分布排列，以及简牍形制的考察探索。直到1966年去世为止，仅用了三年多的时间，便完成了14篇论文，约30万字。这批论文仅发表5篇，未等结集出版，“文革”爆发，陈氏正在主持编纂的《殷周金文集成》与《西周铜器断代》两部大著也随之搁浅。直到1980年，陈梦家写就的竹简论文才由考古研究所人员整理、结集，并以《汉简缀述》书名由中华书局出版。此书的出版，在业内引起震动，认为陈氏《汉简缀述》的完成，“标志着简牍学科的正式形成。所使用的研究方法，对于开创简牍研究的新纪元，具有重要的指导意义”。而陈氏对简册制度的研究，更是被后世学者誉为“既是简牍学史上的一场革命，也是简牍研究的发展方向”。
正如徐苹芳称道陈梦家主张“几个课题轮流做”且是做学问的天才一样，陈氏在研究竹简的同时，也展开了对古代帛书的探索，具有筚路蓝缕的开创之功。在中国大陆最早注意到流散海外的楚帛书并对其进行系统研究探索的学者中，陈梦家是成果较大的一个，假如在人生旅途中再多活十年，赶上七十年代的简帛大发现，如举世闻名的银雀山汉墓竹简、马王堆帛书、吐鲁番唐代文书等，对其加以稽考钩沉，探赜索隐，廓清历史迷雾，成以行世，其学术成就必大放异彩，为中国学人争得一世界性名誉。可惜天不假年，陈梦家没能等到这一天。
回到中科院考古研究所旧地稍微安顿并欲再度奋起的陈梦家没有想到，随着“文革”狂潮巨风兴起，整日埋头于考古所研究室内一堆乌龟壳与破铜烂铁中的他又大难来临。1966年8月，所内的造反派以经济问题、作风问题和学术问题“三罪”，将陈梦家揪出来批斗。所谓“经济问题”，主要是指陈用稿酬在钱粮胡同购置的那个四合院；“作风问题”，则指陈氏早年是地道的新月派诗人，并有生活不端的绯闻，如和中央大学美术系学生、曾一度与徐悲鸿有过轰轰烈烈的师生恋、后跑去台湾的孔多慈有一段纠结不清的男女关系等。而进入新社会后又拒不改造。而“学术问题”，则是罄竹难书，有抄袭、剽窃、编造、欺骗、假充内行、篡改历史、欺世盗名等，无法计算。一时间，陈梦家的人格、学问成了毛主席所说的地地道道的“不齿于人类的狗屎堆”。
到了这年的8月10日前后，考古所的造反派陆续勒令以陈梦家为典型的“三反分子”、“右派分子”，每天上午在所内参加建房劳动，下午和晚上学习文件、写检查，并在晚间清扫厕所。据考古所年轻研究人员王世民后来说，陈当时表现态度甚好，劳动和打扫厕所不怕脏、不怕累，令人感动，也受到部分同事的同情。王世民于1956年北京大学考古专业毕业分配到考古研究所工作，经双向选择曾确定以陈梦家为导师，后来因陈划为右派，实际接触有限，但还是有十年的交往。因而，王对陈的遭遇算是知情者之一。当陈梦家“文革”受难之际，王世民因“保皇派”的罪名，也曾被驱入牛棚，与陈梦家朝夕相处，对陈的了解也就更为翔实。陈梦家在落难中的表现，王世民所言当是大体不差的。
随着“文革”武斗升级，成了“狗屎一堆”的陈梦家被从牛棚里揪出来，强迫长时间跪在地下接受批斗。烈日当头，陈梦家汗如雨下，但不准抬头起身，批斗者怀着复杂的心理和仇恨，开始往他身上吐唾沫、泼污物，并用棍棒击打头部，令其反省交代“三罪”。紧接着，他的家被抄，不惜破费万贯钱财苦心搜集收藏的明式家具、古玩器具，外加丰富的藏书、拓片、字画被一扫而空。钱烺胡同的房屋成了外来人员的暖巢，赵萝蕤的卧床也被陈梦家一位同事强行占用，陈氏夫妇被赶到一间原本是汽车库的小黑屋存身。其间赵萝蕤精神分裂症两次复发，但送不进医院救治，整日在亲属的看护下摔盆砸碗地大喊大叫。
这年8月23日，考古所的造反派成立红卫兵组织，已关入牛棚的各类“牛鬼蛇神”26人被拖出来，分别戴上纸糊的高帽在所内游行。红卫兵不时对“牛鬼”或“蛇神”们拳打脚踢，并伴以棍棒和耳光伺候，作为“鬼”首的陈梦家自是成为重点伺候的对象，几次被打翻在地，又被揪着脖颈拖起来继续游斗。
24日上午11点半左右，连续参加游斗“牛鬼”的红卫兵身心疲惫，加之烈日当头、暑气逼人，一个头目突发善心，下令“牛鬼蛇神”们可以回家吃顿中午饭，饭后再回所参加批斗会和劳动改造。被斗得像一只霜打的干瘪茄子状的陈梦家，突闻“大赦”，心中自是欢喜异常，在简单清洗之后，经由与考古所相通的近代史研究所大门，去往东厂胡同东口路南一个蔡姓妇女家。所内的工勤人员和负责警卫看守的红卫兵，一见陈梦家进了近代史所的大门，马上意识到什么，立即召集一干人马悄无声息地尾随其后。待陈梦家到了蔡姓妇女家，刚要喝口对方端过来的水，忽闻大门“咣”的一声响动，随之冲进来一伙手持棍棒的红卫兵。进得堂屋，红卫兵们二话不说，当场扇了陈梦家几个耳光，又将其踹翻在地，那位蔡姓妇女吓得全身打哆嗦。只听一个红卫兵头目说：“把这个乱搞破鞋的东西带走！”众人蜂拥而上，将陈梦家从地上拉起，连拖加拽地向外弄。就在翻过门槛的时候，陈梦家回过头来，满面凄楚哀惋地对蔡姓妇女说了一句话：“我不能再让人当猴耍了！”言毕，被拖出了院子，随之在考古所与中国科学院图书馆两单位相邻食堂的路口，遭到罚跪与棍棒敲头的毒打与辱骂。烈日炙烤下，陈梦家头上的汗水和着脸上屈辱的泪水哗哗而下，未出半小时，就昏了过去。
当日下午，缓过气来的陈梦家仍被勒令在牛棚参加学习。据当时亦在牛棚学习的王世民后来说，这个时候，陈氏的情绪显然与往常不同，时而走来走去，心情焦躁不安。傍晚的时候，陈梦家特别向牛棚中的学习组组长牛兆勋请假，说是夫人的癔病又犯了，在家大喊大叫，自己要回家照顾一下，晚间的学习就不参加了。同时，留下一封敞口的信，请牛兆勋转交“文革”小组，说明蔡姓妇女与自己并无谣传的不正当关系，只是不时请她帮助料理家务和照看一下有病的赵萝蕤。当天中午去她家，就是因为爱人癔病复发，急需有人前去照顾……怀着对陈氏遭遇的同情，经牛兆勋向“文革”小组汇报和力争，陈梦家被特许当晚不到考古所参加学习和写检讨书，但也不许单独外出，以免危害党和国家。陈梦家答应后回到家中。
那天夜里，被勒令不能走出家门，蹲在一间小黑屋里不敢吭声的陈梦家，一定听到了外面受刑者那“杀猪一样”惊天动地的声声哀号，他不知什么时候自己也被绑缚而出，在毒打中也发出这般杀猪一样凄惨的叫声。窗外的阵阵哀号使他无法再听闻下去，他决定从人间地狱奔向幸福的天堂。这个念头，早在此前他被拖出蔡姓妇女堂屋的刹那间就已下定，那声“我不能再让人当猴耍了！”的呼喊，就是他对这个世界的抗争和向对方委婉的告别。既然已经告别，就不再回头。陈梦家吞下了家中所藏的安眠药，斜倚墙壁，面向窗外，等待着死神的召唤。
35年前的1931年，20岁的陈梦家编辑出版了那部著名的《新月诗集》，除了收集闻一多、徐志摩的诗作，另有自己的几首诗也位列其内，其中一首《摇船夜歌》写道：
今夜风静不掀起微波，小星点亮我的桅杆。
我要撑进银流的天河，新月张开一片风帆。
1966年8月24日，正是七月初九，是有“新月”的时候。不知身陷囹圄的陈梦家这一夜是否看到了新月，更不知他在这个新月初升的夜晚思考了什么，是否想到了“新月张开一片风帆”那美丽的意境和隐喻：新月形如风帆，送自己走向理想的彼岸，这彼岸不是人间而是天国。
让我合上我的眼睛，听，我摇起两支轻桨——那水声，分明是我的心，在黑暗里轻轻的响；吩咐你：天亮飞的乌鸦，别打我的船头掠过；蓝的星，腾起了又落下，等我唱摇船的夜歌。
——在这个新月初升的夜晚，陈梦家吞下的安眠药，因药力不足与死神擦肩而过，没有“合上我的眼睛”，算是重新从幽暗空寂的坟墓里爬了出来。
第二天，一群红卫兵再度抄了陈梦家的家，在院子里用铜头皮带打他的妻子赵萝蕤，并把赵的头发剃去半边，成为所谓古怪的“阴阳头”——可能因形似古老的八卦“阴阳”图案而得名吧。后来，赵氏又被造反派拉往北京大学校园，遭到更加酷烈的批斗和殴打，而动手打赵萝蕤的人中，最威猛凶狠，反复掌赵氏耳光的一人，竟是赵萝蕤亲自教过并让其留校做助教的年轻女性。
“对死亡的恐惧被对这个世界的失望所压倒，这个世界太丑陋了，没有人愿意从坟墓中重新站起来。”米兰·昆德拉的这句话，似是受到陈梦家心灵的启示而说出。十天后的9月3日夜，已回到家中的陈梦家再次遭到了造反派的狂殴与侮辱，他决意不再被这些已完全陌生的暴徒“当猴耍”，去意已决，于当天晚上在身患精神分裂症的妻子赵萝蕤那惊恐的眼神与阵阵笑声中，于仅供容身的一间小黑屋里自缢身亡，那双看够了世态炎凉的眼睛终于合上了。
蓝的星，腾起又落下。这一年，陈梦家55岁。