１９６６年“文化大革命”爆发后，从１９６２年中共八届十中全会起一直处于“养病”状态的陈云，仍遭到了“左”倾错误的排挤和打击，其间还一度被下放到江西两年多。他虽然一直被保留着中央委员的名义，但直到“文化大革命”结束，始终没有能回到中央政治局。尽管如此，陈云仍然利用各种机会，努力抵制和纠正“文化大革命”的错误。由于“文革”这个特殊时期的史料保存和披露较少，再加上陈云在世时不同意对他个人的各种宣传，他的秘书们回忆说：“有关宣传他的文章、书籍，只要报到他那里审阅，一律被他‘枪毙’。”因此，陈云的这些事迹还不被人们完全知晓。

　　１９６６年８月，随着刘少奇在中共八届十一中全会上被批判，１９６２年协助刘少奇进行经济调整的陈云，也遭到康生攻击，说陈云“也是长期与主席对立的。他以经济专家自居，自以为他的经济学在主席之上。看看他的１９６２年的报告，就懂得他的经济学是什么货色。他只讲经济，不讲政治。他讲的经济政策，据我看，只是资本主义的商人经济而已”。

　　会后，陈云同刘少奇、周恩来、朱德一起，实际被免去了中央副主席的职务。不久，大字报上便出现了“打倒右倾机会主义分子、修正主义分子陈云”的口号。以后，造反派又成立了“彻底批判陈云联络站”，要求把陈云拉出去批斗。只是在毛泽东、周恩来的保护下，陈云才幸免于难。

　　１９６８年１０月，林彪、江青集团在中共八届十二中全会上掀起了围攻老同志的风潮。谢富治“揭发批判”陈云说：“在七千人大会上，主席三次叫他发言，他说没调查没发言权，后来不到一个月做了个黑报告反主席、反大跃进、反总路线。”攻击陈云“多年不做工作，刘少奇突然抬出他搞经济小组，收拾‘残局’，就是搞修正主义”，“一贯反毛主席，休息也不干好事。这些东西都要清算”。

　　在逆境中，陈云虽然不得不多次作出“检查”，但他从不违背事实，更不打击同志，仍然尽可能地利用各种机会坚持实事求是原则，抵制极“左”错误。

　　陈云对污蔑天津工学院副院长、党委副书记袁血卒有“历史问题”的学生说，“黑帮”这个词可不能随便用啊。说袁血卒叛党、叛国，我不同意这种说法。在陈云三次去信耐心劝导下，那些原来要打倒袁的学生改变了态度，要求把袁树为革命领导干部。陈云的这一态度竟被康生攻击为“又一次包庇”。

　　１９６９年４月，中共九大在北京举行。由于林彪、江青集团的攻击和污蔑，自１９３１年９月就进入中央领导层、１９３４年在中共六届五中全会上进入中央政治局的陈云，３５年来第一次被排除在中央政治局之外。只是由于毛泽东的指示，他才被保留了中央委员。

　　５月，陈云被下放到北京新华印刷厂“蹲点”调查，学习“文化大革命”中的“六厂二校先进经验”。从小做过学徒的陈云，看到工厂到处被砸烂规章制度的“斗、批、改”浪潮冲击，存在严重的安全隐患，忍不住给叶剑英写信，请他转周恩来报毛泽东，指出规章制度有些不该废除的也冲垮了。他举例说，比如在几个人共同操作的机器开动前必须按警告电铃，以便每个人都做好准备，避免事故，这个安全操作规程“绝不能废除”。

　　１０月１７日下午，陈云由中央办公厅统一安排到首都体育馆观看乒乓球表演。表演结束后，他和董必武、朱德等一批老同志被意外地通知到后台开会。周恩来向大家宣布毛泽东和中央关于战备疏散的决定说：“主席根据当前形势，决定一些同志在２０日之前或稍后从北京疏散到外地，并指定了每个人的去处。各地安置工作由我打电话安排，中央办公厅负责准备专机或专列。”

　　陈云被安排到江西化工石油机械厂“蹲点”调查，住在距离工厂１公里的南昌郊区青云谱干部休养所。进厂的第一个难题，就是大家对他如何称呼。江西省为了保密，对下面只说他是“北京来的客人”，还说这个“客人”“有右倾错误，但还是中央委员，对他要注意安全，还要向他宣传毛泽东思想”。但是大家一眼就认出了他是过去在报纸上常见的中共中央副主席、国务院副总理陈云。于是，有一个工人试着叫他“老首长”，见没有遭到厂领导的异议，这个称呼就被大家通用起来。而陈云则给自己起了个化名陈元方，这是他从两个孩子的名字中各取一字而成。

　　虽然离开了政治风云中心北京，但陈云仍然关心着国家的生产。１９７１年９月，他在听汇报时指出：凡是对“抓革命、促生产”有利的就是正确的，凡是对“抓革命、促生产”不利的就是错误的！当听到当地两派群众组织都有过打人的现象时，他说：打人在历代都是犯法的！

　　林彪事件后，毛泽东对自己的错误有所改正。主持中央工作的周恩来相机而动，向毛泽东提出了解放大批老干部的建议，得到逐步采纳。一部分长期疏散在外地的老干部的处境得到明显改善。

　　１９７２年４月，中央批准陈云返回北京。４月２１日，陈云到化工厂向工人和干部话别。上午，他还向工厂的负责人谈了近两个小时的意见和建议，重复了他过去的一贯看法：工厂就是要搞生产，如果工厂只搞革命不搞生产，我们吃什么？国民经济怎么发展？国家怎么发展？他还反复强调要提高效率，注意节约。

　　４月２４日，陈云回到了北京。６天之后，他在国务院的安排下，参加了在中山公园举行的庆祝五一国际劳动节游园活动。７月，他给党中央和毛泽东写了一封信，希望能安排他做一些力所能及的工作，每年春季和秋季到下面作些调查。７月２２日，毛泽东批示：我看都可以同意。７月３１日，长期不能公开参加国家政治活动的陈云，和王震、苏振华、杨勇等一起出席了国防部庆祝建军４５周年的盛大招待会，陈云的名字前又冠以“副总理”的字样出现在报纸上。

　　林彪反革命集团被粉碎后，陈云在中央有关会议上就自己所知进行了积极的批判揭发。然而“四人帮”一伙仍在全国各地兴风作浪。１９７２年６月，中央召开“批林整风汇报会”，周恩来在巨大压力下被迫做了检讨自己“历史错误”的报告。在周恩来困难的时刻，陈云挺身而出，针对江青集团栽赃周恩来的“伍豪启事”发言说：我当时在上海临时中央。知道这件事的是康生同志和我。对这样历史上的重要问题，共产党员要负责任，需要向全党、全世界共产主义运动采取负责的态度，讲清楚。这件事完全是国民党的阴谋。他还写出书面发言说：“我现再书面说明，这件事我完全记得，这是国民党的阴谋。”