判刑后，陈独秀等人被关押到江苏第一监狱。
江苏第一监狱在南京老虎桥四十五号，呈正方形，占地面积四一九二五平方米，直属国民政府司法部管辖的普通监狱，主要关押刑事犯。牛兰被判无期徒刑后，和夫人也关在这里。陈独秀关押在一间单人牢房里。
1933年5月27日，陈独秀接到判决书，开始准备《上诉状》，半个多月写了五千字，请律师蒋士豪转交章士钊代呈。
一天，陈独秀写了一封信，想请汪氏叔侄来南京狱中探望他。此时汪孟邹在长沙，汪原放在上海。典狱长告诉他，住单人房间是优待，但政治犯不准亲友探监、不能写信、不能读书看报。陈独秀听了，大发脾气，说：这是什么黑暗社会，连封建社会、奴隶社会也不如。中午、晚上，陈独秀拒绝吃饭。典狱长劝他，陈独秀头晕眼花，垂下眼皮，不听他的。第二天一整天，陈独秀又没有吃饭，脸成菜色，卷曲在床上，一动也不动。典狱长慌忙和上面商量，只好同意陈独秀写信。陈独秀的信，落款写了教育部政务处段锡朋收转。
一接到信，汪原放就来了。他说：“叔叔在报上看到你吃了官司，他说这一回仲翁的性命一定难保了。还好，你的命大，总算捡了一条命。”陈独秀判刑后，亚东图书馆出了一本《陈案书状汇录》，陈独秀见收进了《起诉书》、《辩诉状》、《辩护词》、《判决书》、《章士钊答中央日报记者》等材料，很高兴。汪原放说，只印了一千本，有几所教会学校打算收入课本，作法学课教材。但国民党以不许为共产党“张目”为名，禁止报纸刊登。只有天津《益世报》刊登了。
章士钊的“辩护词”中，有“以共产党论，托洛斯基派多一人，即斯丹林派少一人，斯丹林派少一人，即江西红军少一人，如斯辗转，相辅为用……”这几句，陈独秀皱着眉头说：“行严真糟，你看罢……这成什么话。”
6月中旬，陈独秀给汪原放写信：“柏、章诸君曾有小款托尊处收转，不知全数若干？除以此扣还外，尚欠尊处若干？务请抄一细账赐知。无论如何深交，账目必须清楚。令叔对此往往胡里胡涂，望兄一矫正之。”
“柏”是柏文尉，“章”是章士钊。他们赠送陈独秀钱，交亚东。陈独秀不希望欠亚东的，希望账目清楚。
判刑后，不少国民党要人来狱中探望劝降陈独秀。宋美龄在铁道部长、北大同事顾孟余陪同下也来过，此外，还有徐恩曾、陈公博等人。典狱长见国民党要人来看陈独秀，连蒋夫人都来了，对陈独秀更是刮目相看。
逐渐的，陈独秀可以通信、看书、见客了。一些国民党要人附庸风雅，甚至请陈独秀挥毫作书。因此，陈独秀在牢房的日子并不十分难熬。社会上一些不相干的人也要来看陈独秀，讲些闲话。开始，陈独秀为了消除寂寞，见了几次。来多了，影响陈独秀的读书时间。他对典狱长说：“这那成啊，我还要点时间看书，有些人你通知我一声，不认识的就不要进来了。”典狱长说：“这是对你的优待，来看彭述之的人，必须要登记，说清两人关系，我不同意就进不来。”此后，探监的人需经陈独秀同意了，才能进来。
夏天，胡适去加拿大参加第五届太平洋国际学会会议。出国前，他于6月13日绕道南京。中午，他在教育部吃饭后，与段书贻、张慰慈、何仙槎一起看陈独秀。这次见陈独秀，胡适帮陈独秀做了一件事，将把他的《国语稿本》转交上海商务，请他们帮忙出版。因为约好下午三点和汪精卫在顾孟余的铁道部一号官舍见面，胡适等人很快告辞了。陈独秀因书稿有了着落，也很高兴。
胡适很羡慕陈独秀有一个安静的研究环境，出门说：“我真羡慕陈仲子，匍匐食残李时，有许多闲暇著述。陈仲子若脱离苦厄，肯定不能安心著作。”言谈中，胡适深以为自己不如陈独秀苦中之乐。
暑假期间，陈松年到南京探监。大革命失败后，父亲在上海音信全无。父亲被捕，社会上沸沸扬扬，松年才知道父亲公审后，关在南京监狱。想到两个哥哥没有了，姐姐没有了，母亲和姨妈也相继于大前年和前年去世，这回在牢中见到唯一的亲人，陈松年的泪水一下子流了出来。陈独秀见了，不愿意增加儿子的痛苦，说：没出息。大姐的儿子吴季严，因散传单被捕，化名周西岑，关在南京陆军监狱，和郑超麟关在一处。陈松年来探监，父亲叫他买点东西，去看看老表吴季严。
女儿陈子美1912年生，这年二十一岁，在杭州电信局工作。父亲被逮捕后，她和弟弟陈哲民来看父亲。弟弟二十岁，在南京替《民声报》收发电讯。他提出帮父亲越狱逃跑，陈独秀骂他：“胡闹！”
6月22日，江苏高等法院检查官朱隽在“答辩书”中说：“被告上诉（意）旨。强为曲解。厥难认为有理，希请维持原判，驳回上诉。”