陈义厚在北平学习期间，受“五四”运动的影响，积极接受进步思想，决心投入到反帝反封建的运动中去。大学毕业后，参加了冯玉祥部队，在鹿仲麟处任军医官。在此期间，经常给家中写信，教育女儿陈彦云不要缠足，要上学读书；劝说父亲把自家多余的土地分给邻居耕种。当时陈义厚家里开着个孵鸡房，按照他的劝告，父亲对困难较大的农户，免费提供鸡苗。
1930年，蒋介石、冯玉祥、阎锡山军阀混战，冯玉祥战败，陈义厚所在的西北军一部被蒋介石收编为第26军。次年1月，26军奉命由山东开赴江西，参加对中央苏区的围剿。由于蒋介石一贯奉行消灭异己政策，加之中国共产党的积极努力，26军广大官兵在参谋长赵博生、董振堂、黄中岳等人的率领下，于1931年12月14日全军在宁都起义，编为红军第一方面军第五军团，陈义厚任红五军团军医处长。1932年，军医处改为卫生部，陈义厚任部长，并加入中国共产党。
陈义厚医术高超，在中央苏区大名鼎鼎，他与傅连璋、戴济民、李治，并称医界“四大金刚”。1933年春，在中央革命根据地第四次反“围剿”的战场救护工作中，陈义厚率领红五军团卫生部，在长达百余里的战线上，组成了从绷带所--野战医院--兵站医院--后方医院--总医院的关联性救护体系，为及时抢救伤员做出了重大贡献。在红五军团任卫生部长期间，为了预防赤痢，陈义厚建议总卫生部规定不准吃辣椒等刺激性强烈的食物。这对生活在南方水乡的人来说，简直是一次生活习惯上的革命，起初阻力很大，但最终全军上下都能严格执行。在工作中，陈义厚积极贯彻军委总卫生部贺诚部长提出的“一切为了伤病员，一切为了指战员的健康”的要求和“预防第一”的方针，在军团各部队展开了轰轰烈烈的群众卫生运动，各伙食单位普遍建立了卫生委员会，以消灭痢疾、疟疾、下肢溃疡等常见病为重点，广泛开展卫生宣传，利用标语、传单、讲话、演文明戏等方式，动员大家讲卫生，并建立了检查、评比等制度。不久，红五军团群众卫生运动的典型经验，被推广到整个中央革命根据地。
陈义厚医德高尚，对伤员的治疗一丝不苟，对工作认真负责，对医疗技术精益求精，即使在“肃反”中蒙受不白之冤,也一直是兢兢业业，任劳任怨。陈义厚不嗜烟酒，生活非常简朴，常把自己的津贴毫不保留地拿出来，给伤病员买营养品，多次受到军团首长及贺诚部长的赞扬。
1933年8月，红军军医学校由茶岭迁到瑞金杨家岭，改名为红军卫生学校，扩大为两个大队，第一大队为军医科，第二大队为卫生员训练班，陈义厚任校长，原职务由姬鹏飞接任。根据贺诚部长的指示，陈义厚亲自制订教学计划、学习制度。规定红军卫生学校医科学制一年，教学划分为基础、临床、实习三个阶段，五个月基础课、三个月临床、两个月实习。基础课有解剖学、生理学、病理学、细菌学、药物学、诊断学六门；临床课以内外科为主，重点是战场救护。为早日编写刻印出教材，陈义厚经常废寝忘食，通宵达旦。因此，陈义厚被广大师生誉为“红军卫校永不熄灭的蜡烛”。
当时，红军卫生学校附属医院是中央苏区医疗技术水平最高、规模最大的医院，拥有300张病床，能开展比较复杂的大手术，经常有红军高级干部在此疗养，深受广大红军将士的好评。在工作条件十分艰苦的情况下，陈义厚不仅亲自收集制作标本、挂图、教具、器械、药物，建立了图书馆、模型室、实验室，还创办了《红色卫生杂志》，编写了《诊疗手册》、《药物学》、《处方学》等书籍，全面指导红军卫生医疗工作的开展。为提高在职医务干部的业务水平，红军卫生学校又于1934年1月开办了医科函授班，首期招收学员80人，计划用一年时间学完学校开设的14门课程。
红军卫生学校从1933年8月成立，到1934年10月长征开始结束，尽管只有短短一年零两个月的时间，却培养军医班学员181名、调剂班75名、看护班300名、保健班122名、研究班7名，共计近700名。这些学员毕业后分配到红军各部队医院，有力地补充了卫生技术力量，大大提高了部队的卫生工作能力和水平。
1935年春，国民党反对派向中央苏区大举进攻。为疏散安置伤病员，陈毅亲自动员，陈义厚等人亲自组织，将一大批重伤病员分散安置在切实可靠的堡垒户家里。红军长征开始后，为了管理好留在中央苏区的医疗机构和8000多伤病员，设立了中央苏区卫生部，由陈义厚负责。在一次指挥部队疏散转移时，遭到国民党军队飞机的狂轰滥炸，陈义厚不幸壮烈牺牲，时年36岁。
