1939年，張聞天找陳伯達商談調動工作問題。張聞天告訴陳伯達，毛澤東提名，調他到毛澤東辦公室工作。陳伯達調任的職務是“中央軍委主席辦公室副秘書長”。而當時毛澤東為中央軍委主席，因此陳伯達實際上就是毛澤東辦公室副秘書長。
毛澤東給陳伯達擬定了四項任務，即四個研究課題：《抗戰中的軍事》、《抗戰中的政治》、《抗戰中的教育》、《抗戰中的經濟》。在毛澤東的直接指導下,陳伯達做了大量的資料搜集工作。陳伯達說,是毛澤東幫助了他,把他的研究工作的注意力從古代轉向現實生活。從此陳伯達便一直在毛澤東身邊工作。
中央研究院成立後，成為中共中央秘書處的秘書不久的陳伯達出任秘書長兼中國問題研究室主任。後來，中央政治研究室成立，陳伯達被任命為主任。雖然職務在不斷變動，但陳伯達一直沒有脫離做毛澤東的政治秘書這一最重要的職責。
評價
他做過有益於黨和人民的工作
倚仗毛澤東的信任，陳伯達很快進入中央層，盡管他的職務並不很高，但他所處崗位的重要性卻不容忽視。陳伯達以後能夠飛黃騰達，起點便是毛澤東秘書這一職務。
1945年，在中共“七大”上，陳伯達被選為中央候補委員。按得票多少排列，陳伯達在候補中央委員中名列第三。1949年3月，在中共七屆二中全會上，陳伯達被遞補為中共中央委員。
1956年，中共中央政治局任命中共中央主席秘書：即陳伯達、胡喬木、葉子龍、田家英、江青。陳伯達為首席秘書。五大秘書各有分工：陳伯達、胡喬木為政治秘書，葉子龍為機要秘書，田家英為日常秘書，江青為生活秘書。在不久召開的中共八屆一中全會上，陳伯達又當選為中共中央政治局候補委員。
論年紀，陳伯達年過“天命”，毛澤東跟中央其他領導往往用“老夫子”戲稱他，由此可見陳伯達當時在中央的聲望。時間到了1966年8月。在中共八屆十一中全會上，陳伯達被選為中共中央政治局常委，一躍而成為中共第五號人物。幾個月後，陶鑄被打倒，陳伯達便順理成章地成為僅次於周恩來的中共第四號人物。
陳伯達成為毛澤東手下的“一支筆”。在毛澤東的領導下，也曾做過一些有益於黨和人民的工作。
毛澤東從1957年開始，逐漸向“左”偏航。他對社會主義階段階級鬥爭擴大化的錯誤認識，對黨和國家政治狀況的錯誤估計，認為黨中央出了修正主義，以致發生了“文革”的錯誤。陳伯達在這一過程中起了推波助瀾的作用。他為毛澤東的理論引經據典作論證，用他的筆闡述並發展了極“左”路線、理論和政策，最終墮落為林彪、江青反革命集團的主犯之一，成為曆史的罪人。
個人特點陳伯達是個怪怪的人，可以歸納為以下八個特點。
頭頂不見天日
無論冬天夏天，黑天白天，室內室外，他總是戴一頂帽子。
不問別人姓名
他到首鋼多次，軍管會的幾位領導人迎送陪同，向他彙報，聽他講話。但他始終不知道這些麵孔熟識的人姓甚名誰。
喜歡平房
當時首鋼廠東門辦公廳的院子裏，隻有一座磚砌的拐角平房和幾排油氈蓋頂的工棚式的房子，簡陋至極。陳伯達看了大加讚賞，說是“艱苦樸素，腳踏實地”。他到石家莊，看到當時的河北省革委會在裕華東路原石家莊地區黨校的一座樓裏辦公，隨口提出批評：“不要高高在上嘛！”他走後，李雪峰便下令將省革委會搬到橋西的一處平房裏安置。
不坐沙發
因為他經常光顧，以表示禮遇，首鋼在辦公廳一間大房子裏，周圍擺一圈沙發，中間鋪上地毯。他來了，對沙發不屑一顧，將屁股落在地毯上，盤膝而坐，侃侃而談。其他人隻得一齊席地而坐。
說話難懂
他那一口福建話，聽起來實在費勁。他一邊說一邊用手比劃：“急國急國（這個這個），痛不痛（懂不懂）？”謝富治懂得他的話，與他同來的時候，總是替他當翻譯。他對謝富治表示感謝，連連拱手道：“你是不殺（菩薩），你是不殺！”
不準記錄
他講話時，發現別人記錄，便立即製止：“為什麼記下我的話，是不是想抓辮子把我打倒？不要記！不要記！”所以，在他正麵和兩側聽他發表“高論”的人，隻能洗耳恭聽。但在他背後還是特地安排了一個能聽懂他說話的人做記錄。因為他的身份是中央常委、文革組長，他說的話是要向下傳達貫徹的，不記怎麼行？
自由行動
做到中央常委，出行都有警衛隨同，需要由秘書事先向中央警衛局打招呼。我們在首鋼，每每見到陳伯達坐一輛掛著“午”字牌（空軍車牌）的轎車，由一名女護士陪同，悄然而至。約十幾分鍾後，才有一車警衛匆匆趕到，下車後急忙實施警戒。我問戰士：“你們為什麼不和首長一起來？”戰士答：“咳，他出來不先打招呼。”
周末深夜突然來臨
一個星期六晚上，11時左右，幾個人在會議室下象棋，二人對陣，餘者旁觀。身後忽然有人說話：“跳馬，跳馬！”回頭一看，啊唷，竟是陳伯達。大家連忙推開棋盤，張羅接待。陳伯達說：“不慌，接著下。”怎能不慌呢？因為是星期六，頭頭們都回家了，於是打電話通知，派車接人，搞得手忙腳亂。後來掌握了一條規律：陳伯達單獨到來，多在周末的半夜，而且說來就來，事先不給通知。為此，每逢周末，都要做好準備，頭頭們也要輪換留宿值班，以防突然襲擊。