陈蒨是陈霸先哥哥陈道谭的大儿子，字子华，长得一表人才，有胆有识，知书识礼，举止文雅，从小就得到陈霸先的喜爱。
陈蒨初登仕途，就显示出非凡的军事才能。当时吴兴所辖宣城有纪机、郝仲等各聚众千余人，骚扰百姓，陈蒨到任后即率兵征伐，马到成功。承圣二年（公元553年），梁元帝萧绎授陈蒨为信武将军，监南徐州事。承圣三年，陈霸先北征广陵，以陈蒨为先锋，每战必捷。霸先更加器重陈蒨，遇事总要和他商议。
绍泰元年（公元555年），王僧辩废萧方智，立贞阳侯萧渊明。陈霸先决定讨王僧辩，召陈蒨商议。陈蒨说：“僧辩的女婿杜龛现在是吴兴太守，如果他听说建康有变，必然会侵犯我们老家，祸及那里的人民。”霸先遂密令陈蒨回吴兴长城，立栅筑垒防备杜龛。十月，王僧辩被杀，杜龛果然发兵掩袭长城。当时陈蒨麾下才几百人，战备又少，将士都非常害怕，陈蒨却谈笑自若，从容部署，毫不惊慌，一下子就安定了大家的情绪。杜龛部将杜泰知道栅内兵员不多，率众日夜全力苦攻，陈蒨激励将士，身当矢石，坚守了几十天。陈蒨占不到便宜，只好引兵退走。后来陈霸先派周文育率兵攻杜龛，陈蒨随军同去。杜龛兵力雄厚，又占据冲要地形，易守难攻。陈蒨派部将刘澄、蒋元举率先强攻，击败龛军，为消灭杜龛立下了头功。
太平元年（公元556年）二月，王僧辩党羽东扬州刺史张彪也起兵反叛，围攻临海太守王怀振。怀振派人求救，陈蒨与周文育奉命前往赴援。二人轻兵直抄会稽张彪老巢。军至会稽，张彪部将沈泰开城门投降，陈蒨入城尽收张彪部曲家室。张彪闻信赶来，被陈蒨击败，逃入若耶山中。陈蒨部将章昭达入山搜捕，在山民协助下将张彪杀死，传首建康。陈蒨因功授持节、都督会稽等十郡诸军事、宣毅将军，会稽太守。陈蒨又派兵扫平了各地深山老林中的山越，威名大振。
陈霸先受禅建陈后，陈蒨被封为临川郡王，邑二千户，拜侍中，安东将军。
永定三年（公元559年）六月，陈蒨在南皖镇守，从豫章得胜回师的侯安都前来拜访。两人相见，正亲热叙谈，忽然传来陈霸先去世的噩耗。陈蒨与侯安都惊愕异常，当即整装奔还建康。
陈蒨回到建康，入居中书省。侯安都与群臣商议奉陈蒨为帝，陈蒨坚辞不可，侯安都入见陈蒨说：“今日能够继承大统的，除您还能有谁呢？您应当顾全大局，切不可因拘守小节而误了国家大事！”陈蒨这才点头答应，遂正式即位称帝。
盘踞在长沙的王琳听说陈霸先已死，嗣主陈蒨初立，国事未定，决计乘机大举。齐仪同三司刘伯球也率水兵万余人前来助战，行台慕容恃德之子慕容子会，亦领铁骑二千屯于芜湖西岸，遥为呼应，大有黑云压城城欲摧之势。陈将侯琪沉着应战，大获全胜，敌人或降或逃。至此，江南之地皆为陈所有。
陈蒨的太平日子过了不到半年，陈朝又与北周发生了一场冲突。天嘉元年（公元560年）八月，北周军司马贺若敦率众1万，掩袭武陵。武州刺史吴明彻抵挡不住，撤还巴陵，贺若敦也不追赶，引军救援正遭到陈军攻击的巴、湘二州，乘胜深入，驻军湘州。至十二月，周军开始动摇，巴陵城主尉迟宪投降陈朝；接着，独孤盛率部由杨叶洲潜逃。贺若敦成为孤军，不得已于次年正月拔营北归。至此，武陵、天门、南平、义阳、河东、宣都各郡全部平定，巴陵地区在被北周控制数年之后，复归南朝所有。
湘州战后，北周见陈国势正强，不欲再起战端，便于次年（公元561年）六月派殷不害出使建康，与陈议和，答应归还安成王陈顼，陈则将黔中及鲁山郡让与周朝。与周言和同时，陈与齐的摩擦也逐渐缓和。
陈蒨在对北朝的周、齐采取“和”的方针的同时，对南朝内部的地方势力继续实行了“战”的方针。天嘉二年（561）十二月，陈蒨派南徐州刺史侯安都讨伐缙州刺史、领东阳太守留异。留异曾多次派长史王澌入朝，王澌每次回去都说朝廷虚弱，留异深信不疑，因此根本不把朝廷放在眼里，虽然表面上仍上表称臣，实际上却暗与王琳通使来往。王琳兵败以后，陈蒨派左卫将军沈恪去代替留异，留异乃发兵下淮抗拒，沈恪战败退回钱塘。其后留异虽然上表谢罪，但也知朝廷必将发兵征讨，所以加紧进行备战。当时留异认为官军必由钱塘沿江西上，故防守侧重于水路。不料天嘉三年（公元562年）三月，侯安都走陆路由诸暨出永康，距东阳郡仅百里。留异大惊，急奔桃枝岭，于宕口立栅抗拒。侯安都督军进攻，被流矢击中，鲜血流至脚踝，仍指挥自如，颜色不变。这年夏天，安都又因山筑堰，使水位上涨，船舰进去，正好和留异城墙一样高，下令士兵用拍竿击碎城堞，攻入城内。留异与次子忠臣逃奔晋安，投靠女婿陈宝应。留异党徒向文政据守新安，陈蒨派贞毅将军程文季率300骑兵攻打，文政战败投降，陈蒨即以程文季为新安太守。
天嘉四年（公元563年）十二月，陈蒨令护军章昭达进军建安，往讨陈宝应；并诏益州刺史余孝顷督率会稽、东阳、临海、永嘉诸军由东道配合昭达。第二年十月，陈宝应据守晋安、建安二郡，水陆设栅，抵御昭达。昭达攻陈宝应初战不利，屯兵上游，命军士伐木作筏，待机而动。适逢天降大雨，江水猛涨，昭达督军放筏进攻，连拔宝应水栅。又出兵攻其陆军，刚刚交锋，余孝顷率兵赶至，两下合力夹攻，宝应大败，逃往莆田，不久昭达追至，宝应束手就擒，留异及其族党也全部受缚，送往建康，皆被处死。只有留异长子贞臣因为是陈蒨的女婿，得以免死。
正当陈蒨致力于讨平陈宝应等地方势力的时候，他与侯安都之间的矛盾也在迅速激化。安都自认为有拥立之功，日渐骄横，经常招聚宾客骑射赋诗，动辄千人。部下将帅亦多目无纪法，恃强凌弱，一出问题，便跑到安都家中藏身。陈蒨为人本好严察，听说安都庇护罪犯，不免产生猜嫌之心，安都却毫无觉察。侯安都还镇以后，陈蒨屡次派人审问安都部下，搜查逃犯叛逆之人。侯安都闻信内心不安，派别驾周弘实去走中书舍人蔡景历的后门，请他多多关照，并向他打听消息。谁知蔡景历将这种情况一五一十地全都报告了陈蒨，为了讨陈蒨的欢心，又加油添醋说侯安都要谋反。陈蒨抓住了把柄，便等待机会收拾侯安都。天嘉四年（公元563年）五月，侯安都由京口还建康，把队伍驻扎在石头城。六月，陈蒨召安都在嘉德殿宴会，并传其部下将帅会集于尚书省听令。就在宴会上，陈蒨令禁军将安都拿下，并收缴了其部下将帅的马匹武器。随后，陈蒨将蔡景历表状出示于群臣，并下诏揭发安都罪恶。第二天，陈蒨赐安都自尽。
至此，陈朝外与北齐、北周和平相处，内则诸逆俱平，朝野无事。陈蒨可望做个太平天子了。谁知好景不长，天嘉七年（公元566年）四月，陈蒨的陈年老病忽然变得严重起来，而且药石无效，过了几天，他便离开了人世，年仅45岁。
当年六月，葬陈蒨于永定陵，谥号“文皇帝”，庙号“世祖”。