新中国成立不久，陈赓即被毛泽东电召回京，让他出任中共中央代表帮助越南胡志明主席指挥援越抗法战争，取得了七溪、高平等战役的巨大胜利。
为了打破法军的封锁，打通中越边界的交通线，取得中国的大量援助物资，巩固和扩大越北根据地，越共中央于1950年6月正式作出了发起边界战役的决定。
为了确保战役的胜利，越共中央和越南政府要求中国提供充分的后勤保障，要求中国顾问尽快入越，还要求另派一位高级军事指挥员协助进行整个战役的组织指挥。应越方的要求，中共中央决定，成立以广西军区副司令员李天佑为主任的支援委员会，负责领导战役所需粮食、弹药、药品等援助物资的筹集和运送工作。同时，指示已集结广西南宁的军事顾问团立即启程入越；指派西南军区副司令员兼云南军区司令员陈赓以中共中央代表的身份赴越，在军事顾问团的配合下，协助进行边界战役的组织指挥。陈赓的使命也就是以中共中央代表的身份，统一筹划援越事宜，特别是协助越方组织指挥北部边界战役。
7月初，陈赓率领20多人组成的工作组由昆明出发。赴越途中，陈赓就越军的装备与训练、越南战场敌情等问题作了深入调查，进行了分析研究，并于7月22日将调查了解的情况和对边界战役作战方针的设想报告中共中央：“越军主力一部经滇、桂整训装备后，情绪甚高，但营以上干部实战指挥经验较少。据此，目前越北作战方针，应争取于野战中歼敌之机动部队，并首先拔除一些较小的孤立据点，取得首战胜利，积累经验，提高与巩固部队情绪，争取完全主动，逐步转入大规模作战。对于越方决定打高平，建议采取围城打援，先夺取外围孤立据点，取得经验，再夺取高平，并利于吸引谅山方向之敌，集中业经整训的部队，选择战场，歼灭谅山方向出援的法军机动部队。若谅山机动队伍三至五个营被歼，则高平及谅山附近之若干据点均将便于攻占，越东北及越北敌我形势亦可大为变化。”26日，中央军委复电陈赓：“你的意见是正确的。”“目前不要直打高平而打小据点，并争取围城打援是适当的。”
1950年7月陈赓与胡志明(左二)在越南亲切交谈。7月28日，陈赓一行抵达太原、宣光两省交界处的越共中央所在地新潮，受到胡志明等越共中央领导人的热烈欢迎。此后连续几天，胡志明跟陈赓一起反复商量组织边界战役的有关问题。有的越军领导人原主张先攻打法军兵力集中、设防坚固的重镇高平。胡志明征求陈赓的意见，陈赓阐述了自己的看法，认为越南人民军在越北战场作战的指导方针，应着眼于消灭法军有生力量，改变敌强我弱的态势，争取主动权。从目前情况看，人民军还缺乏攻坚作战的经验。而高平山水环抱，地势险要，设防坚固，易守难攻，且法军较多(驻扎一个精锐的机动兵团)，难有胜利的把握。最好暂不攻高平，则首先攻打高平、谅山之间较小的据点东溪，切断4号公路，孤立高平，迫使谅山方面法军出援，并在中途将其歼灭，然后解放七溪、那岑等据点。这样，既可锻炼部队，提高战斗力，又可彻底孤立高平守军，最后将其歼灭。
胡志明觉得陈赓意见很有道理，便立即主持召开中央常委会进行讨论，并作了决定，采纳陈赓的作战方案，并要求陈赓到越军前指帮助越军总司令武元甲制订作战计划和进行战役组织指挥。
8月14日，陈赓一行抵达广渊越军前指，听取了越军有关越南战局，特别是沿边界4号公路一线法军防御部署的情况介绍，然后向越军总司令武元甲和越军前指阐述了关于战役作战方针的意见以及上述先打东溪的作战方案。在越军前指接受先打东溪的意见后，陈赓和军事顾问一道，帮助越军前指拟制作战计划，并召开参战部队团以上干部会，传达讨论这一计划。陈赓应武元甲的邀请，在会上讲了话，他着重阐述了战役的作战方针和指导原则，以及攻坚战、夜战、近战等战术问题，并且解答了越军干部提出的有关战役的一些疑难问题，进行战前动员。随后，陈赓的随员及顾问团的师、团、营三级军事、政治顾问，分别下到参战部队，协助进行战前准备和组织指挥，后勤顾问组全力帮助越军做好战役的后勤保障工作。战役发起前夕，胡志明亲临前指看望陈赓和军事顾问团的领导人。胡志明对陈赓说：“部队都交给你指挥了，但有一条，只许打胜，不许打败。”
法国情报机关为破坏中越同盟，便放出谣言说陈赓已在中越边界与越军签定军事条约。陈赓知道后暗自好笑，对他的部下说：“岂止会面，我们早已是越军的座上宾，策划作战了。”经过一个多月的准备，越军集中约一万兵力，于9月16日夜开始攻击东溪，第一晚未得手，撤了下来。陈赓从各个方面分析失利原因，调整部署，18日再次攻击，终于占领东溪，歼灭守敌数百人，法军为之一惊。
攻占东溪后，法军的动向也不出陈赓所料，越军也按陈赓原定方案主动进攻。但至9月底，在围歼勒巴兵团和沙格东兵团进行到关键时候，越军因疲劳，攻击力有所减弱。陈赓获悉后，“当即向越军前指提出，现在是全歼这两股法军和锻炼部队的关键时刻。如果让这两股法军会合逃走，那将前功尽弃，等于把即将到手的胜利白白丢掉。应该动员部队，克服一切困难，坚持连续战斗，在7日清晨以前坚决歼灭包围中的勒巴兵团，然后集中全力围歼沙格东兵团，夺取战役的最后胜利。同时，陈赓建议胡志明主席鼓励前线官兵发扬不怕疲劳、不怕牺牲的精神，坚持连续作战，坚决全歼法军。”
根据陈赓的建议，越军前指下达了时限攻歼上述两股法军的命令；胡志明向前线官兵发出了慰问鼓励信，赞扬他们的勇敢精神和已经取得的战绩，要求他们“忍受疲劳、饥饿，不惜任何牺牲，坚决消灭敌人。”并说：“我在这里一小时一分钟地等待着你们胜利的消息。”参战部队指战员深受鼓舞，发起攻击，经过七昼夜激战，越军全歼了法军勒巴兵团和沙格东兵团3000余人，俘虏了上校指挥官勒巴、沙格东以及一批军官，解放了高平。这时，驻河内法军指挥部惊慌失措，连忙命令七溪、那岑、同登、谅山、老街、太原等许多重镇守军撤退。边界战役大获全胜，法国殖民主义者苦心经营的越中边境封锁钱全线崩溃。
边界战役是越南抗法战争史上空前未有的大胜利，战果大大超过预定目标：被歼法军不是五个营(小团)而是九个营。从此，中越边界交通线畅行无阻，中国成为越南反帝斗争的强大后方。
陈赓受越南领导人之托，在战后总结会上，认真评述这次战役的经验教训，指出今后部队建设与训练的方向，指示下次战役的预想计划，连续讲了四天，累得头昏眼花，目眩耳鸣。他的报告有理论、有实践，生动深刻，博得热烈的掌声。
胡志明对陈赓的工作给予极高评价，并一再要求他包下下一次战役，但新的使命使陈赓不得不离开越南回国。
越南战场刚获得胜利，陈赓就接到新的任命，率领志愿军后续部队赶赴朝鲜战场，可谓风尘仆仆。陈赓很快投入了另外一场战役中去。
1950年11月，陈赓专程赴北京述职——向中央汇报援越工作。同时接到了率领志愿军后续部队入朝作战的命令，他的注意力一下子完全集中到朝鲜战场上去了。12月，他便由北京径直来到朝鲜前线，实地考察战场情况，这是一名优秀的军事指挥家必备的素质和能力。
1951年3月，他被任命为中国人民志愿军第三兵团司令员兼政治委员，率部入朝。由于忽南忽北的奔波操劳，潮湿寒冷的不断侵袭，行经东北境内时，他的腿伤复发，不得不留在大连治疗。6月，他又被任命为中国人民志愿军副司令员。8月，腿伤痊愈，赴朝就职，协助彭德怀司令员，主管作战指挥。
这时，志愿军与朝鲜人民军协同作战，已进行了五次战役，予敌以重创，将其赶回到“三八”线附近，迫使美帝国主义从7月开始同中朝方面举行停战谈判。但敌人仍掌握着制空权，中朝间的交通运输线遭受到敌人的严重破坏与封锁，前方补给十分困难，从而限制着部队的作战行动。总之，经过半年多的交手，双方都初步摸到了对方的底，都在寻求新的对策，整个战场呈平衡状态。
陈赓一到前方便忙于参加各师座谈会、总结会，找干部谈话，更加深入地了解与美国及其仆从国这样高度现代化的军队进行大规模现代化战争的特点。他在作了充分的调查研究后指出：美帝国主义是整个帝国主义的支柱，作战不墨守成规，善于变化，五个战役中，各有花样。我们绝不能忽视，必须加紧准备，改进训练，改变战术，然后才能将其战胜。目前敌我对比，可以说旗鼓相当，敌在技术装备上优于我，但其余优势如兵力、士气、正义性等，均在我方，地形亦对我有利，因此决定了作战的长期性，必须树立长期作战观念。这些充分体现了陈赓统兵打仗的英韬武略。
1951年中国人民志愿军、朝鲜人民军联合指挥部的领导人合影。前排左三为陈赓。毛泽东在分析了朝鲜战局后，也电示志愿军应将前一阶段“以运动战为主，与部队阵地战，敌后游击战相结合”的战略方针，改变为“持久作战，积极防御”的战略方针，把战线稳定下来，依托既设阵地，在防御的态势下，对敌实施灵活的战术性的进攻和反击，消耗和削弱敌人，创造最后胜利的条件。这就把阵地防御提高到战略地位，这在我军战史上还是第一次，是适应朝鲜战争的特殊条件而作出的转变，正所谓“英雄所见略同”。
陈赓除处理一些作战及日常事务外，继续集中精力研究新的条件下的战略战术问题，参与制定一些重要的命令。例如关于构筑纵深阵地的命令，除要求第一线部队加强现有阵地外，还要求部署于战役纵深和战略纵深内的部队构筑第二第三防线；而鉴于依托一般野战筑城很难防御敌大量航空火力和炮兵火力的摧毁性轰击，在要点上应构筑隧道式工事，这便是后来横贯朝鲜半岛的所谓“地下长城”——以坑道为骨干的支撑点式防御体系的最初的由来。
关于加强两侧海岸防御的命令，强调了海岸防御在敌握有海军优势条件下对保障我侧后安全的重要性，特别是西海岸，如敌由此登陆，势将危及平壤，切断我后方主要运输线，对我威胁最大，必须构筑坚固工事，加大防御纵深，加宽沿海公路，以增强整个防御的稳定性等等。