陈晓出生于安徽一个公务员家庭，因为凌晨出生，家人取名“晓”字。陈晓小时候特别顽皮，为了让他安静下来，母亲为他报了书法班。10岁时，他偶然被一个电视剧导演选中，出演第一部电视剧《我们班的歌》 。他还学习绘画，最擅长速写。陈晓从四年级开始学习篮球，小学、初中、高中、大学均为学校的校篮球队员，擅长跳高、跳远，获国家二级运动员称号 。2005年，陈晓在高考中同时考上中央戏剧学院、北京电影学院、南京艺术学院三所高等艺术院校，最终选择中戏。从读大三时起，他便在家乡合肥担任艺术学校的表演班代课教师，帮助艺术考生补习表演 。
2011年9月，参演韩刚执导的电视剧《孔子》 ；同年，陈晓成为欢娱影视旗下的签约艺人 。
2012年1月20日，陈晓出演的古装爱情剧《宫锁珠帘》在湖南卫视首播，他在剧中饰演了单纯善良、一心追求真爱的十九阿哥爱新觉罗·允禧 ；5月8日，他参演的古装悬疑剧《赏金猎人》播出，并在剧中饰演纨绔子弟白少群 。
2016年1月15日，青春校园网络剧《睡在我上铺的兄弟》作为同名电影的前传在乐视网上线首播，陈晓在剧中饰演了有颜值有才华有家世的校草林向宇 ；2月17日，陈晓主演的古装武侠剧《五鼠闹东京》上星播出，其在剧中则饰演了气宇不凡且武功高强的锦毛鼠白玉堂 ；4月1日，青春校园电影《睡在我上铺的兄弟》上映[35-36] ；同年，他还主演了都市爱情喜剧《舒克的桃花运》 。
2018年2月15日，陈晓首次登上了中央电视台春节联欢晚会的舞台，并与其他几位艺人共同表演了开场歌舞《万紫千红中国年》 ；
2020年5月，领衔主演刑侦剧《冰雨火》，在剧中饰演吴振峰 ；11月24日，陈晓与古力娜扎主演的电视剧《无与伦比的美丽》在北京开机 ；11月30日，主演的都市医疗剧《了不起的儿科医生》在北京卫视播出 。
2021年1月1日，与颖儿领衔主演的都市爱情轻喜剧《舒克与桃花》在芒果TV播出，在剧中饰演怀揣设计师梦想的售楼员舒克 ；2月19日，刘亦菲、陈晓新剧《梦华录》路透曝光 ；5月4日，为献礼建党100周年推出的系列短剧《理想照耀中国》上线 ，他在《叛逆者》单元中扮演”铁窗诗人”何敬平 ；6月13日，主演的电视剧《百炼成钢》播出 ；10月21日，与靳东、闫妮、黄志忠等主演的现实题材政治剧《突围》播出 。
2016年7月5日，陈晓与陈妍希在安徽合肥领证登记结婚 ；7月19日，两人在北京举办了结婚典礼；12月20日，儿子陈睦辰在台北出生 。
2013年11月，陈晓成为由中华环境保护基金会发起的公益活动“萤火行动”的爱心大使，同时，他还在微博上发起了“萤火行动益起来”的话题，以“心中有爱，爱中有光”为主题宣传，呼吁粉丝和社会为在山区没有电的孩子们送去光明、带去希望 。
2016年10月，陈晓以公益大使的身份参与“尚·StyleStarDesign”项目的公益行动，并为杂志《时尚先生Esquire》拍摄公益特刊的封面，随后还拍摄了公益微电影《一个拥抱，爱让我们不孤单》，号召全社会关爱和帮助艾滋病儿童，用大家共同的力量给予儿童更多关爱。
2017年10月，作为“2017粉红丝带运动”代言人登上《时尚健康》封面，为“粉红丝带”公益项目发声 。12月，陈晓加入中国文艺志愿者协会，成为第二批个人会员 。
2018年5月，陈晓跟随中国文联文艺志愿服务团去往绵阳，参与纪念“5.12”地震十周年公益慰问活动，为当地大学生上表演培训课并参与了慰问演出 ；9月，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》正式发布，陈晓位列第24名 ；随后，作为明星志愿者参与“韩红爱心·百人援陕”大型医疗援助公益行动 ；10月，出席中国文艺志愿者协会第二次全国代表大会 。
2019年3月，陈晓作为青年志愿者参加中央电视台学雷锋志愿服务主题宣传特别节目《文明之光志愿中国》，表演朗诵《我就是雷锋》和歌曲《我们都是雷锋》 ；8月，奔赴四川参与“韩红爱心·百人援川”大型医疗援助公益行动 ；9月，跟随文联文艺志愿服务团走进三峡大坝所在地——湖北宜昌进行为期三天的慰问演出 。
2020年10月18日，担任中国视协新文艺组织和新文艺群体工作委员会委员 。2021年5月，参与录制展现航天精神的文艺节目《向祖国报告》 ；7月，为河南暴雨灾区捐款 。
“蜕变期”的陈晓跳脱出面容清秀、轮廓俊俏古装小生的安全区域，用一种恰如其分的张扬让人们看见了他作为演员的多面性。到了《那年花开月正圆》中，他进一步突破往日局限，用有些叛逆乖张的表演方式突破重围，他饰演的“沈星移”一角展现出他作为演员的无限可能（新华网评 ）。
