2009年，陈晓从中央戏剧学院毕业，签约华谊；同年，参演了胡玫执导的电视剧《孔子》；参演徐克导演刘德华、梁家辉主演的电影《狄仁杰之通天帝国》，饰演国师陆离，被观众认识。
2010年，陈晓出演李慧珠导演任泉出品于正制作的电视剧《国色天香》，演绎仆人贺坤；同年，出演了革命励志片《日出东方》，饰演留洋归来教师萧洋；参演于正工作室出品的贺岁电视剧《欢喜婆婆俏媳妇》，饰演“少帅”郭啸天。
2011年，陈晓签约于正工作室；同年参演了电视剧《王的女人》，饰演罗丰，是陈晓签约于正工作室的首部作品。
2012年，陈晓在电视《宫锁珠帘》中出演十九阿哥爱新觉罗·允禧；参演了电视剧《赏金猎人》，饰演纨绔子弟白少群；同年，新版《笑傲江湖》开拍，陈晓饰演亦正亦邪的林平之；获得中国校园文艺榜中榜年度“最受青少年喜爱的影视偶像”奖。
2013年，电视剧《陆贞传奇》在湖南卫视播出，陈晓第一次挑大梁出演男一号高湛，获得安徽卫视国剧盛典“极具青春号召力演员”奖以及2013亚洲偶像盛典最具潜力男演员奖；情人节其主演的电影《宫锁沉香》上映。
2013年，陈晓与杨颖、杜淳、陆毅、杨蓉主演电视《大汉情缘之云中歌》，饰演刘病已；参演了由袁姗姗、陆毅主演的《宫锁连城》，饰演萨满；同年，其担任了3D网游圣王OL和神雕侠侣手游代言人，献唱《圣王》的同名主题曲《圣王》。
2014年，陈晓出演了徐克导演的电影《智取威虎山》，饰演高波；与周冬雨联袂出演海润影视出品的时装剧《遇见爱情的利先生》，饰演男一号利耀南；与杨颖、倪妮、朱亚文共同主演陈国辉导演的都市喜剧电影《新娘大作战》；主演了古装武侠剧《五鼠闹东京》，饰演“锦毛鼠”白玉堂；12月3日，主演的电视剧新版《神雕侠侣》登陆湖南卫视。
2015年，出演了由高晓松担任监制的由热门IP改编的青春大电影《睡在我上铺的兄弟》。
2016年，主演的网剧《睡在我上铺的兄弟》在乐视网播出，同年4月1日，同名电影全国上映。5月24日，由陈晓主演的都市喜剧《舒克的桃花运》进入拍摄前期的筹备阶段。
2017年，陈晓荣获第十四届MAHB年度先生盛典年度杰出内地艺人。12月18日，陈晓主演的多元成长谍战剧《红蔷薇》在江苏卫视播出。12月，加盟CCTV《信中国》节目。
2018年，参加大型文博探索节目《国家宝藏》。1月31日，在微博开连载写小说。2月15日，参加2018年央视春晚。3月23日，参加综艺节目《信中国》。8月9日，凭借电影《建军大业》获得第34届大众电影百花奖“最佳男配角奖”提名。12月，参加的综艺节目《榜样阅读》播出。
2019年，参演的电视剧《人民的财产》在中国大陆播出。2月11日，参演的电视剧《独孤皇后》在腾讯、爱奇艺、优酷播出，在剧中饰演杨坚。3月5日，参加首届学雷锋志愿服务主题宣传特别节目《文明之光、志愿中国》。4月12日，参演的室内竞技真人秀节目《王牌对王牌4》播出。4月19日，参演的电影《如影随心》上映，在剧中饰演陆松。4月20日，参演的电视剧《一场遇见爱情的旅行》播出，在剧中饰演金小天。4月28日，获第26届大学生电影节大学生特别荣誉单元最受欢迎男演员奖。8月26日，主演的军事题材电视剧《陆战之王》在东方卫视和浙江卫视播出，在剧中饰演张能量。10月21日，主演的电视剧《好好说话》开机，在剧中饰演杨光。12月1日，参加的综艺节目《一堂好课》在央视综艺频道和喜马拉雅播出。
2020年，参加的融媒体直播节目《青春诗会·春天里的中国》定档在全网播出。5月26日，主演的电视剧《冰雨火》开机，在剧中饰演吴振峰。9月15日，获第七届中国电视好演员绿组男演员提名。11月30日，主演的电视剧《了不起的儿科医生》定档在北京卫视、优酷、芒果TV播出，在剧中饰演邓子昂。
冰雨火 2020 饰演吴振峰 主演王一博
好好说话2020 饰演杨光 导演杨栋 主演王晓晨
人民的财产2020 饰演秦小冲 导演沈严、刘海波 主演靳东、闫妮、黄志忠、秦岚、赵立新
舒克的桃花运2020 饰演舒克 导演张峰 主演颖儿、王紫逸、姜瑞佳
火柴小姐和美味先生2020 饰演陈墨宇 导演于中中、陈畅 主演陈意涵、田雷、李茂
了不起的儿科医生2020-11-30 饰演邓子昂 导演杨磊 主演王子文
陆战之王2019-08-26 饰演张能量 导演康洪雷、张寒冰 主演王雷、吴樾
一场遇见爱情的旅行2019-04-20 饰演金小天 导演毛卫宁 主演景甜、何明翰
独孤皇后2019-02-11 饰演杨坚 导演张孝正 主演陈乔恩、戚迹、海陆
红蔷薇2017-12-16 饰演肖君浩 导演金晔 主演杨子姗、毛林林、谭凯、田雷
那年花开月正圆2017-08-30 饰演沈星移 导演丁黑 主演孙俪、何润东、胡杏儿、俞灏明
云巅之上2017-02-23 饰演唐斐 导演李慧珠 主演袁姗姗、郭晓冬、蒋梦婕
大秦帝国之崛起2017-02-09 饰演芈琰 导演丁黑 主演宁静、张博
遇见爱情的利先生2017-01-04 饰演利耀南 导演陈铭章 主演周冬雨、贾景晖、叶青
五鼠闹东京2016-02-17 饰演白玉堂 导演吴家骀 主演严宽、郑爽、梁冠华
睡在我上铺的兄弟2016-01-15 饰演林向宇 导演张琦 主演杜天皓、刘芮麟、李现
大汉情缘之云中歌2015-09-13 饰演刘病已 导演胡意涓 主演angelababy、杜淳、陆毅
神雕侠侣2014-12-03 饰演杨过/杨康 导演李慧珠 主演陈妍希、张馨予、毛晓彤
宫锁连城2014-04-08 饰演萨满（客串） 导演李慧珠 主演袁姗姗、陆毅、戴娇倩
东山学堂2013-12-24 饰演萧洋 导演崔卫东 主演王子刚、张洪睿、徐永革
大秦帝国之纵横2013-09-05 饰演芈琰（客串） 导演丁黑 主演宁静、富大龙、喻恩泰
龙门镖局2013-07-30 饰演苗星仁（客串） 导演王勇 主演袁咏仪、郭京飞、李倩
我的极品是前任2013-05-09 饰演前男友（第5集客串） 导演方放 主演于莎莎
陆贞传奇2013-05-05 饰演高湛 导演李慧珠 主演赵丽颖、杨蓉、乔任梁
笑傲江湖2013-02-06 饰演林平之/林远图 导演胡意涓 主演霍建华、袁姗姗、陈乔恩
王的女人2012-11-11 饰演罗丰 导演胡储玺 主演明道、陈乔恩、袁姗姗
赏金猎人2012-05-08 饰演白少群 导演成志超 主演钱泳辰、江铠同、李易峰
宫锁珠帘2012-01-20 饰演爱新觉罗·允禧 导演李慧珠 主演何晟铭、袁姗姗、杜淳
被遗弃的秘密2011-11-13 饰演张戴维（客串） 导演胡储玺 主演甘婷婷、蒋梦婕、何晟铭
孔子2011-09-26 饰演宋朝 导演韩刚 主演赵文瑄、罗嘉良、李贞贤
国色天香2010-10-26 饰演贺坤 导演李慧珠 主演叶璇、刘恺威、何晟铭
欢喜婆婆俏媳妇2010-10-10 饰演郭啸天 导演周家文 主演苑琼丹、戴娇倩、何晟铭
我们班的歌1997 饰演孙东 导演张金娣 主演余声
悲前喜剧 2017-03-14 电视剧《云巅之上》插曲
爱如初见 2015-08 《神雕侠侣》手游主题曲
十六年 2014-12-02 电视剧《神雕侠侣》插曲 合唱:刘忻
你我 2014-12-02 电视剧《神雕侠侣》片尾曲 合唱:陈妍希
圣王 2013-09-03 3D网游《圣王OL》主题曲
心情 2013-05-03 电视剧《陆贞传奇》片尾曲 合唱:赵丽颖
2019 第26届北京大学生电影节最受欢迎男演员 如影随心 （获奖）
2018 电视剧品质盛典年度观众最受喜爱品质剧星 那年花开月正圆 （获奖）
2018 电视剧品质盛典受网络关注男演员 那年花开月正圆 （获奖）
2017 新华网“新娱乐 新榜样”年度演艺人物 那年花开月正圆 （获奖）
2017 亚洲影响力盛典最佳男演员奖 （获奖）
2016 第31届大众电影百花奖最佳男配角奖 智取威虎山 （提名）
2013 青春的选择年度盛典内地最受欢迎男演员 （获奖）
2013 亚洲偶像盛典最具潜力男演员 （获奖）
2013 第4届安徽卫视国剧盛典极具青春号召力演员 陆贞传奇 （获奖）
2012 中国青少年文艺榜中榜最受青少年喜爱影视形象 （获奖）
2017 第14届MAHB年度先生年度杰出内地艺人 （获奖）
2016 新浪微博之夜微博年度男神 （获奖）
2015 福布斯中国名人榜第74名 （获奖）
2014 新浪微博之夜微博年度人气奖 （获奖）
2014 福布斯中国名人榜第93名 （获奖）
2013 BQ红人榜年度人气偶像红人 （获奖）
2014 东南卫视娱乐乐翻天2013年十大风格人物 （获奖）
陈晓身上有着与他年龄不符的安静和害羞，是很多人眼中的“乖乖仔”。生活中的他不是微博控，不会卖萌卖腐，也很少晒自己的自拍照（新浪娱乐评）。
“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）。
