光绪六年九月二十八日（1880年10月31日），美国科罗拉多州丹佛市发生了排华骚乱，这也是中国驻美公使与美国政府正式交涉的事件。
丹佛市是中太平洋铁路的重要站口，华人居民仅占其总数的1%。由同治九年（1870）下半年起，中国人有四十二名在丹佛。据光绪六年（1880）户口调查，科罗拉多州有中国人六百一十二名，其中三百三十八名住在丹佛。暴动发生后，中国驻旧金山总领事陈树棠较为准确的估计，丹佛全市有四万人口，华人有四百五十名，大多经营洗衣业，都是守法的、和平的居民。一位游客曾这样记载丹佛的华人：“丹佛大部分中国人是洗衣工人，他们不会对非技术性白种工人有严重的威胁。”刘伯骥：《美国华侨逸史》，台北：黎明文化事业股份有限公司1984年版，第730页。但在白人种族主义分子的煽动下，这里也流传着白种工人和小商人受到华人不公平竞争的伤害，要把华人赶出去的说法。
九月二十八日（10月31日）下午两点，白人与华人在一家酒吧发生冲突，暴民开始在街上袭击华人，在爱尔兰移民的领头下，三千余名白人包围了布雷克街约四百名华人的住屋，肆意抢掠焚烧，暴徒们高呼要杀死中国人。当时，《伦敦时报》的一名记者也在场，他说：“我从未见过这样一群卑鄙的流氓聚集一起。”刘伯骥：《美国华侨逸史》，第731页。丹佛警察无力维持秩序，政府当局借助消防队的水龙头来驱散人群。暴徒没有离去，反而洗劫华人洗衣店、华人住所，导致一名华人被杀，受伤者数十人，损失财产达五万美元。死者李星（Sing Lee）李星，28岁，广东香山人，单身赴美，居美四年半，经营一家洗衣店。被暴徒追杀时，正直的白种人伸出援助之手却被暴徒制止，最后遭致惨死。当局无法保护华人，只好把数百华人安置在县监狱，作为保护，三天后才释放出来。暴动后，中国人的住所除一二间外，全部被毁灭。光绪七年初（1881年2月），杀害李星的凶手被审讯后亦宣布无罪。事件从下午两点至晚上十点，这是一起美国种族主义者挑起的暴力排华事件。
事发后，陈兰彬公使迅速与美国政府进行交涉。他一面派旧金山领事傅列秘到现场调查，一面照会美国政府，敦促美国政府出面处理该案。光绪六年十月初三（11月5日），陈兰彬拜会美国国务卿埃瓦茨，提出强烈抗议，要求赔偿受害者损失。埃瓦茨答允秉公查办。
光绪六年十月初八日（11月10日），陈兰彬向美国国务卿埃瓦茨发出第一份照会。照会根据国际法以及中美条约规定，要求美方保护在美华人，惩办凶手。照会严正指出，事件“被害情节甚重，受伤数人，毙命一人，毁坏屋宇物件约值银二三万元。地方官当时置华人于狱中以暂避一时凶焰”。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第329号）陈兰彬向美方提出要求：第一，妥速设法善为保护该处华人；第二，地方官严拿不法匪徒，按法惩治；第三，赔偿所失财物。最后，陈兰彬指出：“该处侨寓华人遵通商和约来贵国贸易、工艺，一旦惨遭扰害，致资财散失，难以安生。”望美国当局“秉公核办，以儆效尤而安商旅”。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第328号）
十一月二十九日（12月30日），埃瓦茨复函陈兰彬，对事件作了回应。 Jules Davids ed。， American Diplomatic and Public Papers ，The United States and China 1842—1860.series 2 ， Wilmington Delaware， 1979， vol。12， pp。165-166.他承认暴乱是“一伙不法暴徒的行为和行动造成的”，暴徒的攻击“对着整个社区的和平守法者”。美国总统闻讯后“感到非常愤慨和遗憾”，相关的官员也深表同情。但是，照会表示，“以对待我们自己公民的同样方式、在同一的限度内，给侨居在这个国家的中国人提供慷慨而充分的保护”。意思是说，中国人在美国得到与美国公民一样的保护。在逮捕和惩处暴徒方面，美国政府又以与美国宪法不符为由，表示无法解决。埃瓦茨一再强调：联邦政府不能干涉联邦一个州的地方法律的实施和执行。因此，逮捕和惩处犯罪当事人，只属于科罗拉多州政府和有关当局的问题。
埃瓦茨在照会中一再为科罗拉多当局进行辩解，认为地方当局已尽力镇压了暴乱。照会说：“当地当局为了镇压暴徒征用了他们所支配的一切手段，而这些手段证明如此有效，在二十四小时之内便恢复了正常的合法权力，暴徒被彻底镇压，许多首领被逮捕。”同时，当局和丹佛公民的人道天性，在紧急关头，首先关心中国居民的保护和安全。关于赔偿问题，当局表示：“由于这次事件而遭受损失的科罗拉多公民或在科罗拉多居住的来自联邦其他各州的合众国公民，无论可以获得什么赔偿，由于暴徒的不法行为而蒙受损失的丹佛中国居民同样可以分享。这就是国际法的原则和民族礼让的惯例所要求的一切。”这段话表明了美方的观点：美国政府没有理由要赔偿华人的损失。如果当地受损美国人得到赔偿的话，中国人才可以得到赔偿。
这时，傅列秘的现场调查报告已出来，调查的结果证明，事发不久，丹佛市长和科罗拉多州州长都接到报告，但当局没有采取有力措施制止暴力行为。如果地方正规警察能及时将为首者逮捕，则暴动即可以平息，只因警察的无组织，地方政府并未协助维持秩序，致使暴动蔓延伤害人命，使丹佛蒙受不能保护人民生命财产之羞耻。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第348-352号）从“华人失物清单”中统计，华人损失达53655.69美元。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第353-356号）事实完全说明美国政府的文件仅仅是推诿和回避责任而已。
光绪六年十二月二十二日（1881年1月21日），陈兰彬向美国国务卿送去一份措辞强硬的急件，并附上洋文傅列秘领事禀二件，各华人失物清单一件，陪审员判词一件，各证人当堂口供一件，丹佛知名人士布马来述词一件。对于埃瓦茨1880年12月30日的函件，陈兰彬表示，既有“深堪感佩”一面，又有“未能释然”一面。“深堪感佩”一面，指的是美国总统的关注，美国人民的善意。文中说：
贵大臣言之，查来文内有凡华人应得保护，应行申诉，皆与美国之民同享权利，一律办理；又遇有事故为民代请，凡属公道可行之事，无不留心照办；又不独颠化埠（即丹佛市）华民应行保护，凡在合众国之华人，皆当与本国之民一体竭力保护，向来如此，以后亦愿永远如此。
又颠化埠华人惨遭扰害，大伯理玺天德（即美国总统）闻信之余，不胜愤懑，贵大臣与僚属廷臣无不同深惋惜各等语。具见贵国敦笃睦谊，存心平恕，不独本大臣感谢，无既咨达本国政府亦必深相钦佩。
至于“未能释然”一面，指的是美国政府不按中美条约准则办事，对惩治凶手不力。文中说：
惟拿犯惩治一层，该恶党杀害人之生命侵夺人之财产，贵大臣亦言不法之徒行同畜类，是固举国所共恶者，自应严办以儆凶顽，乃又有限于律纲不能干预各邦内治等语。
本大臣亦知律纲与和约，贵国均视为必应遵守之上法。查中美和约与合众国订立非与哥罗拉度一邦订立，今无辜被害，系遵约来美之华人，是此案当属中美交涉事件，非一邦内治可比，故不得不商请贵大臣饬查办理。来文未言及哥罗拉度缉获几犯如何惩治，以伸合众国照约保护之权，流寓远人何所托庇乎！又筹偿毁失财物一层，来文称意外之事，无国无之，地方官竭力尽法弹压，应无赔偿之理等语，然则应否赔偿总以地方官之尽力不尽力为断。
据查此次起事实因匪徒憎恶华人，专向华人欺凌扰害，并非外寇骤来扰害，合埠地方官已逆知其专向华人，乃于滋闹之始，并未发遣兵勇当场拿匪，力为禁遏，只令水龙工役射水及盛闹之时，又止押令华人入狱躲避三日之久；并未遣拨人役防护华人物业生理，以致匪党任意抢夺。当日情形众所共见，据陪审各官判断，此案亦云讯悉各证人供词倘于闹事之时，差役径行上前捉拿匪首，定能弹压，何致如此酿成巨案。只因本城差役查办无法，加以地方官治理不善，未能尽职所致。更有府官睹此意外之虞，仍不思援救，华人性命与及物业遂致匪党如此猖獗杀戮人命，实有玷辱本城等语，是地方官之不尽力弹压确有明证。
本大臣查中美条约第一款即云：两国及其人民各皆照前和好，毋得或异，更不得互相欺凌，今华人遵约而来，安分营生，并未肇祸，只因凶党憎恶，遂致其身家性命不获保全，地方官临时既不能迅为挽救，事后又不为竭力追赃偿失，似亦未见按约保护，实际为此抄贴傅领事禀件再行照会，敬烦贵大臣秉公察核，将如何于情理无憾，办理完结之处，再为示复，俾得据报政府，实为盼切。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第343-347号）
陈兰彬的第二份照会是根据大量的现场证据，以及中美条约的准则，有力批驳美方的言论。第一，根据中美条约规定，美国联邦政府有责任保护在美华人；第二，此次暴乱的目标“专向华人”；第三，美国联邦政府应履行条约原则，对此事作出合情合理的处理。
光绪七年正月二十七日（1881年2月25日），陈兰彬第三次照会美国国务卿，就哥罗拉度华人被杀，家产被劫一案，再次敦促美国政府早日解决这桩关系人命财产案件，并把解决的结果转咨中国政府。Notes from the Chinese Legation in the United States to the Department of State，1868—1906. reel 1.（缩微资料，第386-387号）
丹佛案件是中国驻美公使第一次向美国政府提出严重抗议，但毫无结果。此时，美国政府换届，新总统加菲尔德上任，他在就职演说中没有提到中国移民问题。这位总统被暗杀后，由阿瑟继任总统。以反华著称的布莱恩（James Gillespie Blaine）任国务卿。陈兰彬依据《蒲安臣条约》继续与布莱恩交涉丹佛事件，但是，布莱恩却大谈国际法理论，辩称如果国际条约与美国宪法抵触时，条约无效。光绪七年二月二十六日（1881年3月25日），布莱恩就丹佛华人遭受暴徒攻击事致中国驻华盛顿公使陈兰彬，说明美国立场。 Jules Davids ed。， American Diplomatic and Public Papers ，The United States and China 1842—1860，series 2 ， vol。12， pp。169-170.
布莱恩的照会不仅坚持老调，还为这场暴乱画上句号。首先，它坚持科罗拉多当地当局处理事件很好，说“当地当局用一切努力镇压骚乱”，“这些努力幸运地证明很成功，虽然暴徒有数千人，而被他们所害者只有一人”。对于陪审团的判断：“当地当局并未征用一切手段镇压暴徒”的结论，照会辩解说：“一两名当地官员开始时在五千多被激怒的暴徒面前可能表现出有些踌躇和胆怯。在这种情况下，他们受了这样的感情的影响，不能成为惊奇的理由。”接着，又说：“州长、市长和县长，在行使他们各自的权力，协力尽职，成功地平息了这次可怕的骚乱。”最后的结论是，“这是在任何社区或国家的历史上前所未有的”对暴徒的“一次成功抵抗”；“完成这次抵抗，没有流血，也未求诸使用火器，这既归功于当局，也归功于民众尊重法律”。
照会也拒绝中国的赔偿要求。照会认为，既然凶手已经逮捕，此案即可完结。照会说：“在已经被逮捕的若干暴动的首领中，有两人已经被证实是对李星的主要攻击者，现在因谋杀罪被拘留受审。”对于中国政府要求美国政府遵守中美条约的原则问题，照会又以宪法与条约发生冲突时，必须以宪法为准。它说：“条约和成文法规一样，必须是依照宪法缔结的；无论在一个条约还是在一种法律的一条规定中，如果发现与宪法的原则相抵触，这种规定就必须服从宪法的更高的力量；宪法是共和国的根本法，对政府和国家同样有约束力。”这段话实际上否定了中国的要求，一再说明美国政府不愿履行条约的义务。那时，《中美续修条约》已签订，其中规定了美国方面应“尽力设法保护”在美华人，但美国政府根本就不愿意履行条约这一义务。最后，照会说：“我冒昧地表达本政府所怀的这种希望：经过成熟的考虑之后而做出的决定，作为对这个问题的最后结论将为中国政府接受。”也就是说，此事已经了结，不要再纠缠了。面对布莱恩拒绝赔款的要求，陈兰彬气愤之极。1881年底，陈兰彬公使任期已满，奉命回国。
陈兰彬处理丹佛事件是及时和尽职的。他第一时间派专人现场调查，以真实的数据与美国政府进行有理有据的交涉。第五天，他面晤美国国务卿埃瓦茨，敦促美国政府保护华人，偿还损失。在这次交涉中，他运用国际法作武器。美方以美国宪法规定中央不能干预地方事务为由，推诿责任；而陈兰彬坚持条约原则，以中美条约的权利维护在美华人的合法权益。在美华人的遭遇促使这位公使作深层的思考。该案又一次说明，华人因缺乏保护而成为牺牲品，这更坚定陈兰彬在华人居住密集的地方建立领事馆的决心。继旧金山后，纽约是华人最多的第二城市，郑藻如接替陈兰彬任驻美公使后，亦奏请清廷在纽约设立领事馆，并获得成功。
光绪十年（1884），六十八岁的陈兰彬从天津乘船至吴川芷寮港，从此开始了他的晚年生活。晚年的陈兰彬，退居吴川，关心家乡教育事业，主讲高文书院，培养人才。他著书立说，翰墨飘香，激发后人奋发向上，为后人留下一笔精神财富，又先后纂修《高州府志》五十六卷、《吴川县志》十卷、《吴川风俗志》一卷、《石城县志》十卷，为后人保存了重要的地方历史文献资料。他还热心家乡公益事业，做善事做实事，赢得当地百姓的爱戴。在家乡，陈兰彬仍然关心国家大事，当他得知甲午战争失败，仰天长叹。光绪二十年十二月十四日（1895年1月9日），陈兰彬在病恨交加中逝世，终年七十九岁。