1924年，陈德馨在学兵团毕业，因为学习成绩优良，军事本领过硬，留学兵团任排长，后调到刘汝明部升任连长。他与部下同甘共苦，视如兄弟，做事以身作则，不搞特殊，深受士兵爱戴和拥护。1926年国民革命军北伐时，他追随冯玉祥将军，升任营长。一次陈德馨等押运军火赴前线，途中军火爆炸，其他人畏罪潜逃，他却一人去见冯玉祥，冯玉祥问他为什么不逃跑?陈德馨坚定地回答：“一个人就是死，也要死个光明!我听副总司令的。”面对这样的汉子，冯玉祥大喜，称其“有种有胆”，可为重用。1926年，国民革命军退守南口，陈德馨率领部下艰苦支撑，历时数月，战绩显著，深受冯玉祥的嘉奖和赞许，遂提升他为随从副官。陈德馨谦和谨慎，恪尽职守，冯玉祥立他为军中模范。
1930年，陈德馨任国民革命军五十五军二十九师八十六旅旅长，驻防山东。
1937年7月7日，卢沟桥事变爆发，日本帝国主义打响全面侵华战争，继东北之后，平津相继沦陷，生灵涂炭，国破在即，中华民族处于危急关头。面对日军的侵略，中国军队奋起还击。冯玉祥致函第三路军旅长以上各将领，要随时报效国家。目睹日寇毁我河山的罪行，陈德馨怒发冲冠，一股民族危机感和精忠报国的正义感油然而生，遂率先复电：“本旅全体官兵，枕戈待命，誓歼倭寇，为中华民族而效死。”此后，陈旅与日军在临沂、陵县、德州、济宁等地多次交战，打了许多胜仗。临邑决战，日军凭借炮火猛烈的优势，像狼群似的猛冲中国阵地，临邑城危在旦夕。危急时刻，陈德馨从警卫员手中夺过大枪，娴熟地装上刺刀，高呼“兄弟们，报效国家的时候到了，冲啊!”迎着日军冲了上去。全旅将士纷纷端起大枪，冲入敌群，与日军展开了短兵相接的肉搏战，击退了日军的进攻。沉重地打击了日军的嚣张气焰，大长了中国人民的威风。陈德馨的声名，遍传齐鲁大地。
朋友曾与陈德馨谈论仕途升迁之事。陈德馨说：“自己能力绵薄，历次战绩，均赖上下一心，士卒用命，而长官逾格拔擢，实深渐颜，惟有誓死为革命奋斗，报国家于万一耳。”字里行间，充满了他不为功名利禄，誓为民族效死的报国心、爱国志。
1938年9月，日军大举进犯武汉，陈旅奉命拒敌，随率全旅官兵2500人于6日到达广济西南第一线，拒守要隘，但因水土不服，有五六百将士身患疾病。当时日军向广济至蕲春公路进攻，非突过此线不可，因此广济之役是一场有我无敌、有敌无我的恶战。
7日拂晓，日军步、炮兵800多人，两翼各有便衣队200多人，在十余架飞机的轰炸掩护下，向陈旅阵地发起全线进攻、遭到六十六旅全体官兵的迎头痛击。上午10时，战斗达到白热化程度。陈德馨跨出指挥部掩体，奔向前沿阵地，亲临火线，指挥作战；他身先士卒，率部冲杀，突然，一颗子弹呼啸飞来，击中陈德馨左胸前部。他虽受重伤，仍然坚持指挥作战，不肯后退，直至援军赶到，才把他从昏迷中拖下火线。当时火线二三里内战斗非常猛烈，子弹如梭，头不能仰，士兵们沿山地匍匐拖救陈旅长，腹部及伤处拖伤厉害，血流如注。而陈德馨在昏迷中，仍以极其无力的手腕对敌放枪，狂呼杀敌，不愿退出。下午3时，陈德馨不幸去世，时年34岁。
抗日战争爆发后，率部参加对日作战。1938年任国民党陆军第八十六旅少将旅长。同年9月，奉命驻守鄂东黄梅凤凰岭，与来犯日军展开激战，后陷入日军重围，于双方血战中牺牲。
