陈丕显对周恩来十分敬仰，恰似学生对师长的敬重之情。他曾在一篇回忆周恩来的文章中这样写道：
我和我的许多同辈人一样，越来越感觉到：周总理是参天的大树，我们只是在他的浓荫下生长的矮小灌木。周总理是无产阶级革命的前辈，我们只是在他的培养教育下成长起来的后人。周总理是德高望重的师长，我们只是在他的领导和指引下担负一定工作责任的学生。
回顾我自己几十年的革命生涯，也可说凡是重要历史时期和转折时刻，无不得到周总理的教诲，无不感受到他的强大精神力量的影响。
1932年，陈丕显首次见到周恩来。那时，陈丕显在共青团福建省委工作，年仅16岁，而周恩来已经是备受敬重的党和军队主要领导人。第二年，陈丕显调到瑞金的少共中央工作，周恩来是中央领导人，两人经常有机会碰面。抗战初期的1938年、1939年，陈丕显先后在武汉、延安见过周恩来。周恩来对同志特别是对青年同志循循善诱，平易可亲，在严酷的斗争环境中泰然自若，不知疲倦地为党和革命事业工作，这些都给陈丕显留下了深刻的印象。
新中国成立前后，陈丕显与周恩来保持着紧密的工作关系。无论是在苏中、华中工委，还是在苏南、上海市委工作，陈丕显都是从周恩来的讲话、函电和指示中，领会和了解了很多党中央、毛泽东的决策和教导，都坚决遵循周恩来传达或作出的部署和决定做好各项工作。
1966年春，陈丕显被确诊患了鼻咽肿瘤，得到了周恩来总理的亲切关怀。周总理亲笔复电指示确定陈丕显的治疗方案，嘱咐陈丕显安心静养，并在出差路经上海时与邓小平一起专门到医院探望。
“文化大革命”期间，身处逆境的周恩来为了尽量减少动乱造成的损失，宵衣旰食，呕心沥血。同样身处逆境的陈丕显，面对林彪、江青一伙的威逼利诱不为所动，而一闻知总理的召唤，就马上行动，赴汤蹈火，在所不辞。
“昆山事件”发生之后，1967年元旦凌晨3点多，总理打电话给陈丕显，首先对陈丕显的健康表示关心：“阿丕，你身体好吗?”陈丕显回答：“身体还好，可以坚持工作，有什么任务，总理您就下命令吧!”总理忧虑地询问了有关“昆山事件”的情况，并说：“中央决定要你出来工作。‘昆山事件’要尽快解决，上海一定不能乱，南北铁路交通一定不能中断。”
尽管陈丕显当时身体尚未康复，政治形势又那样险恶、复杂，但他知道总理处境艰难，心甘情愿为敬爱的总理分忧，所以他真诚而坚定地对总理说：“我听从总理指示。我们正在做工作，力争明天通车。”
在电话里，陈丕显还向总理倾述了自己对突如其来的“文化大革命”的疑惑、苦闷和委屈，越说越激动，一时竟说不下去。总理十分坦诚地对陈丕显说：“阿丕，这些问题我很难回答你啊。但有一条，大不了就罢官嘛。没罢官之前，照样工作……”
不幸的是，这次通话成了两人最后一次谈话。陈丕显从此投身到与林彪、“四人帮”一伙面对面斗争的前沿阵地，与丑恶势力作不屈不挠的坚决斗争。