此时周恩来正好亲临前线，了解到惠州守军工事坚固，明暗火力点甚多，组成了严密的火网，我攻城部队不仅火力分散，而且进行四面包围，使城内守军不拼死守城则无出路；陈明仁等拼死冲杀，只能徒增伤亡。他接到陈明仁的报告，认为所述甚为有理，于是建议蒋介石，立即改变5点钟攻城的计划。蒋介石这才命令停止攻城，连夜召开军事会议。蒋介石同意周恩来的分析和建议，将攻击东门浮桥和惠阳县的部队撤出，集中炮火轰击北门和西门的敌军重要火力点。陈诚指挥的炮兵连，用人将野炮扛到北门外，直接瞄准，逼近射击，掩护陈明仁等攻城部队。周恩来还率领政工人员深入前线做政治思想鼓动工作，使陈明仁等于14日下午4时，攻克惠州城。战役结束第三天，蒋介石和周恩来，以及何应钦、苏联顾问鲍罗廷等参加庆功会，由蒋介石亲发号令，吹三番号向首先登上城楼的陈明仁、陈赓等敬礼。陈明仁因战功卓著，一年之内，由少尉排长晋升为中校营长。
陈明仁每回忆起这段往事，总忘不了周恩来对他的保护：“如不是周恩来认为我的报告有理，劝告蒋介石纠正错误的打法，并提出了正确的作战方案，我陈明仁早已死在惠州城下了！”
抗战中，陈明仁多次立功，升任中将军长。他前期一帆风顺，养成了刚愎自用的性格，得罪过不少人。蒋介石发动全面内战，令他率部开赴东北。1946年4月在进攻四平街战斗中，其八十七师大部在金山堡、大洼地区被解放军歼灭。1947年5月，在增援怀德的途中，在大黑林子地区，其八十八师和九十一师被歼，陈率七十一军残部退守四平。四平是东北的交通枢纽之一，是国民党的战略要点，工事坚固，防御体系完备。蒋介石下令死守该城。陈明仁忠实地执行了蒋介石的命令，据守四平街。解放军虽然很快突破了陈明仁军部的核心阵地，活捉了警卫团长、陈明仁的胞弟陈明信，解放了五分之三的四平，后因国民党援军赶到，解放军只好撤了四平之围。
陈明仁据守四平有功，一时成为英雄。蒋介石升任他为兵团司令，授予青天白日勋章，要他到各地传授经验。陈明仁的军功武运达到登峰造极的程度。然而载誉成名的陈明仁很快招来了其他派系的忌恨。四平战后，陈诚曾组织一批人到四平现场参观，其中也有美国军官。当美国人发现用整包美援面粉垒砌工事时，极为不满，当即向陈诚提出抗议。对陈明仁素无好感的陈诚，添油加醋地向蒋介石告了“御状”，并建议蒋介石将陈明仁撤职查办。蒋介石听从了陈诚的话，但他还是给他的学生留了点面子：撤了陈明仁的兵团司令职务，调为总统府中将参军的闲差。
