2011年7月19晚上，53歲的陳一兵副局長到嘉興市南湖區(qū)新豐鎮(zhèn)督導一起重大案件偵破工作。工作完后，他坐車返回嘉興市區(qū)，途中因為心臟病發(fā)，被送到嘉興市中醫(yī)院后搶救無效，于當晚10點30分不幸犧牲。

2011年7月19日上午，陳一兵還和市局分管交管的一位副局長笑談，剛剛體檢過，自己查出胃不好，再就是血壓不好，身體還算過得去。沒想到，幾個小時后，他就心源性猝死在途中。其實，19日陳一兵是去新豐為一個命案專案組的民警鼓勁去的，連續(xù)三年來，嘉興命案全破，對于分管刑偵的副局長陳一兵來說，是榮譽，更是壓力，如何繼續(xù)保持，他事必躬親。

參加完案件研判商討后，已經(jīng)是晚上6點40分了，陳一兵沒有留下吃飯，叫上司機往回趕。走到半路時，駕駛員發(fā)現(xiàn)他側(cè)躺著，一動不動，連叫了幾聲未應，頓時慌了，連忙送往嘉興市中醫(yī)院搶救。但搶救最終沒能挽回這位警界鐵人的命。

陳一兵遺體告別儀式于7月23日9時30分在海寧市殯儀館銘德廳舉行。