朱瞻基即位对陈懋尤为厚待，命其率京军跟随自己平定朱高煦叛乱，仍佩征西将军印，出任宁夏总兵官。陈懋上奏请求迁徙灵州城，以便防守，陈懋得到黑、白两只兔子，进献朝廷，朱瞻基大喜，亲自画马赐给陈懋。陈懋久镇西北，威名震漠北，但他恃宠自恣，藏匿收敛了大量财富，因此屡次遭到弹劾，朱瞻基令有关部门以征收赃物的名义，宽恕其罪，陈懋自陈已经用尽，朱瞻基于是下诏贷免。
朱祁镇即位后，命陈懋与张辅参议朝政，佩平羌将军印，充任总兵官，镇守甘肃。鞑靼扰边，陈懋派兵援救，后围困解除，并斩获多人，参赞侍郎柴车弹劾其因失律致寇乱，且又取敌军所遗老弱，替都指挥马亮等人请功受赏，应当论斩，朱祁镇下诏将其免死，但将陈懋的爵位革除。农民邓茂七在福建沙县发动民变，都御史张楷等迁延许久，讨伐进展缓慢，朱祁镇因众军讨伐许久无功，便派遣陈懋佩征南将军印，充任总兵，率领京营及江、浙的军队前往讨伐。到浙江时，有部将建议分兵扼守海口，被陈懋斥为自缚致死之策，而改为主动进攻。
陈懋率军抵达建宁，邓茂七已在之前的战斗中死亡，其余部在邓茂七之侄邓伯孙的带领下退至尤溪、沙县一带，诸将准备对其屠杀，而陈懋则称此举反而“坚定敌心”。于是下令招抚，叛军大多投降，之后陈懋再命军分道逐捕，于是将其悉数平定。但沙县被招降的叛军叛降无常，导致局势不稳，恰逢英宗在土木堡之变中被俘，由郕王朱祁钰即位。朱祁钰即位后，便下诏命陈懋回师，此时又有言官弹劾陈懋，朱祁钰以叛乱已平为由不再追问，并加升陈懋为太保，掌中军都督府事务。
石亨等发动夺门之变，拥立被囚禁在南宫的朱祁镇复辟，朱祁镇复位后，再增陈懋二百石的食禄。陈懋突然患病去世，享年八十五岁，朱祁镇为此辍朝一日，并派人谕祭营葬，追封其为濬国公，谥号武靖，太子及诸王也各自遣使致祭。