1949年秋，陈龙调任南京市公安局长。在此期间，南京市公安局破获了国民党撤离南京时留下的庞大特务网，取得重大胜利。1950年后，调任陈龙中央公安部副部长兼政保局局长。1952年4月，陈龙担任公安部副部长。由于长期的艰苦斗争严重损害了陈龙的身体健康，使之身患多种疾病。当时国内医疗条件有限，经中央批准，陈龙于1954年到苏联治疗，但三年多的治疗并未取得明显疗效，1958年回国。回国后，陈龙于1958年10月住进北京医院，14日晚因病情突然加重去世，年仅48岁。