陈希同在1995年引咎辞职时，曾被“双规”居住在北戴河，后转往内蒙古呼和浩特监狱，再转至北京良乡，正式宣判后被送入秦城监狱服刑。陈希同的刑期是从被逮捕之日起计算的，按原刑期需要到2014年2月才能获释。
在监狱里，有时候因为自己的要求被看管人员拒绝，陈希同会大吼大叫，称自己是“北京的大贪污犯老陈”。
2004年，陈希同曾因健康问题，被紧急送往北京复兴医院。这次突然发病后，陈希同向相关部门领导写信，以“心跳异常、心血管供血不足等老年疾病”为由，要求“保外就医”。后经协调，自2006年8月下旬起，陈希同获得有条件的保外就医。
2007年6月，有关人士透露，陈希同曾与人在北京某高级饭店共进午餐。
据该人士描述，当时陈希同气色看上去还好，头发有些花白，走路需要人扶。在座者不敢问及他在监狱里的情况，但陈希同自己谈到了一些：监狱的条件也没有什么不好的，能单独做些事情；24小时受监控，但后来慢慢习惯了；还可下棋、打网球，这是他多年的习惯，监狱会派小战士陪着打。
保外就医期间，陈希同主要住在北京郊区的一个小四合院里，经过批准可以见到一些老朋友。从2008年开始，陈希同病情趋重，就不再见外人了，主要在家养病，有时会到医院就治。但据说，陈希同在住院单上用的是化名。
自今年4月中旬开始，79岁的陈希同，在住进北京医院高干病房救治后，院方已多次发出病危通知。陈希同已是直肠癌晚期，还有并发的心脏病，基本只能依靠药物维持生命。
