清光绪十六年（1890年），生于湖南长沙，生时祖母黄夫人以其生值寅年，取名寅恪，恪为兄弟间排辈。陈寅恪儿时启蒙于家塾，学习四书五经、算学、地理等知识。
光绪二十六年（1900年）祖父陈宝箴去世后，陈三立举家迁居江苏金陵，在家中开办思益学堂，教授四书五经、数学、英文、体育、音乐、绘画等课程，先后延聘教师有国学大师王伯沆、柳翼谋、周大烈。陈家两代素来倡议新政，“思益学堂”领风气之先采用现代化教育，陈三立与教师相约一不打学生、二不背死书，一派新式作风，深得当时两江总督张之洞赞赏。如此家学渊源下，陈寅恪自小除打好深厚的国学底子，眼界并扩及东西洋，留学日本前便“从学于友人留日者学日文”。
光绪二十八年（1902年），陈寅恪随兄衡恪东渡日本，入日本巢鸭弘文学院。
光绪三十一年（1905年），因足疾辍学回国，后就读上海复旦公学。
宣统二年（1910年），自费留学，先后到德国柏林大学、瑞士苏黎世大学、法国巴黎高等政治学校就读。第一次世界大战爆发，于1914年回国。
民国七年（1918年）冬，又得到江西官费的资助，再度出国游学，先在美国哈佛大学随篮曼教授学梵文和巴利文。
民国十年(1921年)，又转往德国柏林大学随路德施教授攻读东方古文字学，同时向缪勤学习中亚古文字，向黑尼士学习蒙古语，并结识了后成为一代外交与文化大家的厉麟似。在留学期间，他勤奋学习、积蓄各方面的知识而且具备了阅读梵、巴利、波斯、突厥、西夏、英、法、德八种语言的能力，尤以梵文和巴利文特精。文字是研究史学的工具，他国学基础深厚，国史精熟，又大量吸取西方文化，故其见解，多为国内外学人所推重。
民国十四年（1925年），陈寅恪回国。这时，清华学校改制为大学，设立研究院国学门，由胡适建议采用导师制。其“基本观念，是想用现代的科学方法整理国故”。聘任当时最有名望的学者王国维、梁启超、陈寅恪、赵元任等人为导师，人称清华四大国学大师。当时的研究院主任吴宓很器重他，认为他“最为学博识精”。梁启超向校长曹云祥力荐陈寅恪为导师，并向人介绍：“陈先生的学问胜过我。”
民国十五年（1926年）六月，他只有36岁，就与梁启超、王国维一同应聘为研究院的导师，并称“清华三巨头”。
民国十七年（1928年），在上海与台湾巡抚唐景崧的孙女唐筼结婚。二人育有三女，一生相濡以沫。
民国十八年（1929年），他在所作的王国维纪念碑铭中首先提出以“独立之精神，自由之思想”为追求的学术精神与价值取向。他当时在国学院指导研究生，并在北京大学兼课，同时对佛教典籍和边疆史进行研究、著述。在清华大学开设语文和历史、佛教研究等课程。他讲课时或引用多种语言，佐证历史；或引诗举史，从《连昌宫词》到《琵琶行》《长恨歌》，皆信口道出，而文字出处，又无不准确，伴随而来的阐发更是精当，令人叹服！盛名之下，他朴素厚实，谦和而有自信，真诚而不伪饰，人称学者本色。
民国十九年（1930年），清华国学院停办，陈寅恪任清华大学历史、中文、哲学三系教授兼中央研究院理事、历史语言研究所第一组组长，故宫博物院理事等职。
民国二十六年（1937年）七月，抗日战争爆发，日军直逼平津。陈寅恪的父亲陈三立义愤绝食，溘然长逝。治丧完毕，寅恪随校南迁，过着颠沛流离的旅途生活。
民国二十七年（1938年）秋，西南联大迁至昆明，他随校到达昆明。
民国二十八年（1939年）春，英国牛津大学聘请他为汉学教授，并授予英国皇家学会研究员职称。他是该校第一位受聘的中国语汉学教授，在当时是一种很高的荣誉。他离昆明到香港，拟全家搭英轮转赴英国牛津大学任教，因第二次世界大战爆发，被逼暂居香港，1939年夏至1942年5月任教于香港大学中文系，并于1940年夏继许地山先生之职任中文系主任。
民国三十年（1941年）十二月八日，太平洋战争爆发，日本人占领香港，陈寅恪立即辞职闲居，日本当局持日金四十万元委任他办东方文学院，他坚决拒绝。
民国三十一年（1942年）春，有人奉日方之命，专程请他到已被日军侵占的上海授课。他又一次拒命，随即出走香港，取道广州湾至桂林，先后任广西大学、中山大学教授，不久移居燕京大学任教。这一时期，在繁忙的教学中，他仍致力于学术研究，先后出版了《隋唐制度渊源论稿》《唐代政治史论稿》两部著作，对隋唐史提出了许多新的见解，为后人研究隋唐史开辟了新的途径。
民国三十四年（1945年），抗战胜利后，陈寅恪再次应聘去牛津大学任教，并顺便到伦敦治疗眼睛，但由于此前在国内进行过一次不成功的手术，再经英医诊治开刀，目疾反而加剧，最后下了双目失明已成定局的诊断书。寅恪怀着失望的心情，辞去聘约，于1949年返回祖国，任教于清华园，继续从事学术研究。解放前夕，他到广州，拒绝了中央研究院历史语言研究所所长傅斯年要他去台湾、香港的邀聘，任教于广州岭南大学。院系调整，岭南大学合并于中山大学，遂移教于中山大学。
1949年，中华人民共和国成立后，先后被选为中国科学院社会科学部委员、中国文史馆副馆长、第三届全国政协常务委员等职。（据《陈寅恪先生编年事辑》，仅有中国科学院院长郭沫若函请陈寅恪任科学院哲学社会科学历史研究所第二所长记载，并注明辞谢未就，荐陈垣代己。上述职务据《修水县志稿》），继续任中山大学教授。
1957年，眼疾开始治疗。
1962年，右腿跌骨折，胡乔木前往看望，关心他的文集出版。他说：“盖棺有期，出版无日。”胡乔木笑答：“出版有期，盖棺尚早。”在助手的帮助下，他把《隋唐制度渊源论稿》《唐代政治史述论稿》《元白诗笺证稿》以外的旧文，编为《寒柳堂集》《金明馆丛稿》，并写有专著《柳如是传》，最后撰《寒柳堂记梦》。他的助手黄萱曾感慨地说：“寅师以失明的晚年，不惮辛苦、经之营之，钧稽沉隐，以成此稿（即《柳如是别传》）。其坚毅之精神，真有惊天地、泣鬼神的气概。”
文化大革命开始之后，陈寅恪遭到残酷折磨。使他最伤心的是，他珍藏多年的大量书籍、诗文稿，多被洗劫。
1969年10月7日，在广州离开人世；11月21日，夫人唐筼辞世。
陈寅恪长期致力于史学研究工作，研究范围甚广，他对魏晋南北朝史、隋唐史、宗教史（特别是佛教史）、西域各民族史、蒙古史、古代语言学、敦煌学、中国古典文学以及史学方法等方面都作出了重要的贡献。陈寅恪治学主旨“在史中求识”。继承了清代乾嘉学者治史中重证据、重事实的科学精神，又吸取西方的“历史演进法”，即从事物的演化和联系考察历史，探究史料，运用这种中西结合的考证比较方法，对一些资料穷本溯源，核订确切。并在这个基础上，注意对史实的综合分析，从许多事物的联系中考证出关键所在，用以解决一系列问题，求得历史面目的真相。他这种精密考证方法，其成就超过乾隆、嘉庆时期的学者，发展了中国的历史考据学。
陈寅恪以研究中古史的著述影响最大。他分析了东汉以后，中国社会上儒家大族与非儒家寒族在政治上形成两个不同的集团，其势力的升降为当时政治演变的基础。陈寅恪是魏晋南北朝史研究的开拓者，涉及的领域相当广泛，提出许多精辟见解。在对魏晋南北朝史研究的成果，不仅在许多方面都有开拓创建，而且有许多方法、结论至今仍发人深思，给人启迪。他从等级性，宗法性、民族性、宗教性四大突出特点进行分析，使政治史和文化史的研究推向了深入。其中，最值得关注的是关于民族与文化的历史考察。在《隋唐制度渊源略论稿》《唐代政治史述论稿》中，他反复强调种族与文化问题是研究中古史最重要的关键。在民族融合与文化整合关系上，他提出“北朝胡汉之分，在文化而不在种族”的论点。这对研究中华民族融合史有着极其重要的意义。陈寅恪对魏晋南北朝史研究最精湛的部分，也是他超越前人的方面在于：一是史料的扩充，如诗文与史实的互证、考古与音韵资料的应用、域外记载的采撷；二是分析方法的改进，即史法的进步。该书虽非陈寅恪的原著，但仍较为真实地体现了陈寅恪在魏晋南北朝史方面的研究成果。
隋唐两朝共有三百多年的历史，是我国中世纪的极盛时代，居当时世界各国的前列。但是史家对这一时期历史的许多重要问题研究得非常不够，特别是对其文物制度渊源流变的研究，缺少符合历史事实的论著。陈寅恪有鉴于此，于二十世纪四十年代初写出了《隋唐制度渊源略论稿》，应用大量资料，系统地论述了从汉魏到隋唐文物制度的渊源和演变，对海内外学术界有重大影响。
另一方面，陈寅恪从“古文运动”，“新乐府”、“行卷”三方面人手研究唐代文学。他把“古文运动”与民族意识，文化交互关系结合起来研究，提出了研究唐代文学新见解。在《论韩愈》一文中，指出古文运动的中心是恢复古代儒家思想的地位，韩愈等是走在古文运动中最前的人。他认为“新乐府”是我国文学逐步趋向下层的一个重要标志，其价值与影响比陈子昂李白更为高远，这种见解超越了前人。他是第一个对“行卷”进行全面研究的人，重要成就是发掘了“行卷”思潮。
在《唐代政治史述论稿》中用宇文泰的“关中本位政策”所鸠合的集团兴衰和分化，解释唐代近三百年间统治阶级的升降，论证充分，后来学者多所称道。此外，他在书中，精细入微地考察了隋唐时期的主要制度，如礼仪、职官、刑律、音乐、兵制、财政诸制，发其源而究其变，提出关于“关陇集团”的概念，为后学提示了一个宏观地把握西魏、北周、隋代至初唐历史发展基本线索的关键，具有重要的学术意义。
陈寅恪所著80余万言的《柳如是别传》为明清文学研究提供了许多价值的成果。他详细考证了柳如是，精辟地拴释了钱、柳诗文。他颂扬柳如是，赞同钱谦益的观点，使人耳日一新。他为钱、柳诗文进行笺证，反映明清之际的政治、社会状况，是以诗文论证一代史事的典范。该书不仅是陈寅恪检验自己毕生学术水平的一次综合实践，同时也是陈寅恪一生治史思想的结晶。
陈寅恪的著作，多属考证性文字，但他的考据方法，已有别于传统意义上的考据。他以考据为手段，在考证历史事实的基础上，还注意探求历史发展的规律。陈寅恪在继承乾嘉学者实事求是、精密严谨的考据之学时，也吸收了宋代学者追求义理的作风，注重探求历史的规律。在西方历史语言考证学派的影响下，他十分重视对语言工具的学习，并掌握了十几门外语。他利用自己所掌握的语言工具，对中外文资料进行比较研究：在西方文化史学的影响下，他在历史研究中引入文化史学观点，从民族与文化两个角度来进行研究，拓展了史学研究的范围。在继承传统的前提下，陈寅恪对考据方法加以创新，形成了他独具特色的新考据方法。其考据方法的特点即“诗史互证”与比较的方法。
“诗史互证”是陈寅恪在研究中用得最多，最具特色的一种考据方法。虽然首先提出这种方法的并不是陈寅恪，但他把这种方法大量付诸实践并取得了丰硕成果。他首先注意到唐诗的史料价值。因唐诗的作者来自社会各阶层，唐诗中许多作品直接反映了现实生活，可以补正正史之不足及讹误。除唐诗外，小说也可以用于证史。他还提出了利用小说证史应注意的一些原则。《柳如是别传》是陈寅恪“诗史互证”的力作，此书通过笺释钱谦益、柳如是的诗文，系统论述了明末清初的一系列重大历史事件。陈寅恪“诗史互证”方法的运用，既是对史料范围的扩展，也是对考据方法的创新。
比较的方法体现在他利用自己掌握的语言工具，进行中外文资料的比较研究，发现了许多前人未发现的问题，并阐明了自己的看法。他利用这种方法在蒙古史研究中获得了许多成果；他还利用对音方法考证出史书中的一些地名，以及书籍在辗转翻译过程中出现的一些错误。与王国维一样，陈寅恪也注重地上实物与地下实物的比较研究，特别是利用敦煌出土资料释证文献记载，并有许多发现。
陈寅恪的新考据学方法，丰富和发展了中国传统文献研究方法，在弘扬中国传统文化方面具有重大意义，但他有些考据过于繁复冗长，这又是他的不足。陈寅恪与王国维、陈垣等形成了中国史学史上具有代表意义的“新考据学派”。研究的范围，涉及中古史、宗教史、蒙古史、敦煌学等，并取得了不少开创性的成果。
《蒙古源流》是明朝万历年间内蒙古萨囊彻辰所著，其中夹杂不少神话传说，与元代蒙汉文史书多有不同，往往让人们困惑不解。二十世纪三十年代初，陈寅恪发表了4篇论文，探明了《蒙古源流》一书的本来面貌，使人们对原来困惑不解的难题，得以了解通释，对后来的蒙史研究产生重大影响。他在《蒙古源流》一书中首先运用了西方汉学家的对音勘同的译名还原法，突破了这一领域中传统的证补和重修正史的老路，使中国蒙古史的研究从二十世纪三十年代开始进入一个新阶段。
陈寅恪的学术研究，虽然没有倾力于敦煌学，但是却在敦煌学资料的抢救、整理、敦煌学的确立及发展等各方面都作出了突出的贡献，使敦煌学终于成为二十一世纪的“显学”。陈寅格从事敦煌文献研究并把它纳入到世界学术领域中，得到各国学术界的认可。
1930年，陈寅恪在其所撰《陈垣敦煌劫余录序》中最早提出“敦煌学”的概念，指出“敦煌学者，今日世界学术之新潮流也”。在该序中，就北京图书馆所藏八千余卷敦煌写本提出九个方面的研究价值，即摩尼教经、唐代史事、佛教文义、小说文学史、佛教故事、唐代诗歌之佚文、古语言文字、佛经旧译别本、学术之考证，为敦煌学研究指明了方向。撰有《大乘稻芊经随听疏跋》《忏海火罪金光明经冥报传跋》《有相大人生天因缘曲跋》《须达起精舍因缘曲跋》《韦庄秦妇吟校笺》《西游记玄奘弟子故事之演变》《莲花色尼出家因缘跋》等多篇论文；还在《敦煌石室写经题记汇编序》《元白诗签证稿》等论著中，利用敦煌资料补史、证史、大多数敦煌学论文收入《金明馆丛稿初编》《金明馆丛稿二编》《隋唐制度渊源略论稿》《唐代政治史述论稿》及《元白诗笺证稿》三书也使用一些敦煌资料。著文为从事敦煌文献研究者开阔了视野，为中国敦煌学研究的全面开展，奠定了基础，开创了先河。
陈寅恪对藏学、突厥学研究，他从不轻下断语，总以严谨的科学态度进行判别，不违驳事实，是一位史识与史德统一的典范。他严谨处理“赞美”与“求真”的关系，实事求是地评价历史，至今仍然具有深远的教育意义·
陈寅恪积极促进当时国内对于藏文书籍文献的保护和收藏，中央研究院历史语言研究所曾存有陈寅恪整理的《西藏文籍目录》，除此之外，还曾在流亡云南蒙自时期撰写《蒙古源流注》，该书稿系依据其蒙、满文诸本，并参稽其所出之西藏原书、《四库提要》所谓“咖喇卜经”等者，考订其得失，与沈乙庵书大异。另又花费了大量心血比勘佛经的梵、藏、汉译本之异同得失而撰写《校记》。可惜资料及文稿均毁佚于战火。
陈寅恪的朋友中，研究藏学者有多人，如李方桂于解放前赴美，一直从事这方面的研究，发表有《马重英考》等多篇论文。而受陈寅恪的影响，一些有志之士，如于道泉、张熙、王森等人以及一些学生，如吴其昌、姚薇元、刘盼遂、刘铭恕兄弟、林亮等人进行了程度不一的藏学研究。
在突厥学方面，陈寅恪摒弃了把突厥史作为隋唐史附属品的陈旧观念，肯定了“突厥在当时实为东亚之霸主”的地位。他以“外族盛衰之连环性”解释唐与突厥间力量的迅速消长变化以及霸权地位的急剧转化，表现出卓越的史识。
陈寅恪对佛经翻译、校勘、解释，以及对音韵学、蒙古源流、李唐氏族渊源、府兵制源流、中印文化交流等课题的研究，均有重要发现。
陈寅恪对宗教学的研究，是他学术生涯的重要组成部分。他早年因受到系统的方法论训练，又有深厚的驾驭语言文字的功底，使他能够在宗教学研究里游刃自如。他的学术研究在国际学界也为专家学者仰止。陈门家学有浓厚的佛学气氛，陈寅恪之父陈三立曾就学于佛学大师杨仁山的祗洹精舍，潜心修佛。长兄陈衡恪自幼经受佛学薰习，且擅佛画。蒋天枢先生在《陈寅恪先生编年事辑》中记叙：陈寅恪少时曾泛览祖父所藏“浩如烟海”的古籍佛典。佛学研究是他的宗教学研究中最重要的内容。他利用丰富的语言学知识，开辟了南北两传比较研究的领域，注意研究中国佛教的源与流的关系，梳理佛教名相的产生和演变，指出了以往中国佛教翻译的“误译”或“误解”的问题。
佛教传入中国后，往往因语文能力限制，不能与原本或其语言译本对勘，陈寅恪最重外语研习。他研究佛教，能着重考证，并在考证中探讨问题。二十世纪三四十年代，是世界佛学界对早期禅宗研究的高潮，他先后对《大乘起信论》和《六祖坛经》的“传法偈”的问题发表了自己的看法。这些看法与当时国内一些著名学者并不一样，自成一家之言。他还对当时国内佛学界和中国哲学界发起的魏晋玄学的讨论，提出了自己的意见，他所作的有关支愍度的“心无义”学说的考证，至今也是最详尽的一篇，可与汤用彤的《两汉魏晋南北朝佛教史》的有关章节相互印证。他对武则天与佛教的关系的研究，也受到了中外学者的注意。此外，他对佛经翻译和佛教文学也多有发微。
陈寅恪精通梵文和多种西域古代语言。更有盛传其通晓包括英、法、德、俄、西班牙、日、蒙、阿拉伯、梵、巴利、突厥、波斯、匈牙利、满、藏、希伯来、拉丁、希腊、回鹘、吐火罗、西夏、朝鲜、印地、暹罗等20余种语言。考察其游学经历，陈寅恪应当掌握日语、德语、英语。参考陈封怀回忆，陈寅恪应当掌握包括英语、德语、法语。考察其游学所学课程，陈寅恪应当涉猎梵语，希腊语，巴利语。考察其所记录笔记，陈寅恪应当涉猎藏文、蒙文、突厥回鹘文、吐货罗文（土火罗文）、西夏文、满文、朝鲜文、佉卢文、梵文、巴利文、印地文、俄文、伊朗文（应当是古波斯文）、希伯来文。
众所周知，学习一门语言，有听说读写不同方面，而陈寅恪运用在学术研究中的，多聚焦于“读”这一个层面，通过阅读各种文字的文献来立论举证，而于其余的听、说、写方面，则没有明确证据。虽然陈寅恪所学习过的许多文字都是不必学会听、说、写的“死语言”，但就传说中的英、法、日、德、俄、古希腊语和拉丁语而言，除了英语、德语和日语外，对别的语言能否做到“精通”，也缺乏明证。而陈寅恪对历史语言学和“死文字”的运用，并非专注于通晓语言本身，更非是将学习外族文字作为奇巧淫技式的学问展示，他更多的还是借用语言为辅助工具，其学问的核心关照，还是海内文明、中土史地。
陈寅恪不仅为大史学家，旧体诗亦卓然大家。他佩服陶渊明杜甫，虽爱好李白及李义山诗，但不认为是上品。他特别喜好平民化的诗，故最推崇白居易，在他《论再生缘》中所以有“论诗我亦弹词体”之句。有《诗存》问世。其平生著作，经过他的学生复旦大学中文系教授蒋天枢的整理、校勘，一套二卷、二百万字的《陈寅恪文集》已于1979年编纂成册，由上海古籍出版社出版。
陈寅恪自1926年留学回国后，就任清华大学研究院教授，是当时清华“四大导师”之一。之后，成为清华大学唯一的中文系“合聘教授”，在师生中享有“盖世奇才”、“教授的教授”、“太老师”等称誉。在清华校园里，不论是学生还是教授，凡是文史方面有疑难问题，都向他请教，而且能一定得到他满意的答复。大家称他为“活字典”、“活辞书”。他讲课时，研究院主任吴宓教授是风雨无阻，堂堂必到的听课者；其他如朱自清等水准很高的教授，也常到教室听他讲学。哲学专家冯友兰，当时任清华大学秘书长、文学院长，可每当陈寅恪上《中国哲学史》课时，冯先生总是恭敬地陪着陈寅恪从教员休息室走出来，静静地坐在教室里听他讲课。他讲授的课程主要有《佛经翻译文学》《梵文文法》《两晋南北朝史》《唐史》《唐代乐府》《唐诗证史》等。
陈寅恪对学生的爱护无微不至，对学生生活乃到毕业后就业问题，也非常关心。他认为问答式的笔试，不是观察学问的最好方法。做论文，要求新资料、新见解。他从不要求学生用死记方法，而是鼓励思考，他更反对“填鸭式”的教育方式。“桃李满天下”，对陈寅恪来说，当之无愧。他为国家培养了许许多多的优秀人才，其中不乏如季羡林、蒋天枢等大师。
著名历史学家傅斯年：陈先生的学问，近三百年来一人而已。
中国近代思想家、政治家、教育家、史学家、文学家梁启超：我梁某算是著作等身了，但总共著作还不如陈先生寥寥数百字有价值。
国学大师吴宓：合中西新旧各种学问而统论之，吾必以寅恪为全中国最博学之人。寅恪虽系吾友而实吾师。
著名史学家严耕望：论方面广阔，述作宏富，且能深入为文者，我常推重吕思勉诚之先生、陈垣援庵先生、陈寅恪先生与钱穆宾四先生为前辈史学四大家。
中国古代文学专家，复旦大学资深教授蒋天枢：天桑下三宿，佛徒所戒，此固人人知之，而宓读襄楷传乃知楷之言天象实指人事，盖当时滥刑多杀，士气郁湮，故致天变，襄楷等非方士，乃直谏之忠臣耳。要须久久诵读方可尽寅恪诗中之意。寅恪细述其对柳如是研究之大纲。柳之爱陈子龙及其嫁牧翁，始终不离其民族气节之立场、光复故物之活动。不仅其才高学博，足以压倒时辈也。总之，寅恪之研究“红妆”之身世与著作，盖藉以察出当时政治（夷夏）道德（气节）之真实情况，盖有深意存焉。绝非消闲风趣之行动也。
中国近代史学家汪荣祖（《陈寅恪传》）：陈寅恪在现代中国史学上占有极其重要的地位。在国外影响也很深远。陈氏的著作，一如乾嘉诸老的著作，大都是属于考证、疏证、笺证、考释之类，而不是有系统的史述。
天津社会科学院历史研究所资深研究员、史学家卞僧慧：世人每称先生为一代宗师，诚当之无愧。正当中国之大变局、世界之大变局，政历四代，游学东西洋十余年，博文卓识，终生献身学术。性极敏感，思富联想，而又痌瘝在抱，常怀千岁之忧。诚旷世之大师，不世出之人杰。直可谓千种矛盾、万种情思，胥可于先生一身见之。先生如精琢多面体之金刚石，一有光源即灿烂夺目。从先生可以见世界万象，从世界万象亦可以见先生。先生人虽没，但其思想、学说之影响却从未停止。
原中国人民大学校长、教授、博士生导师纪宝成：毫无疑问，陈寅恪先生堪称中国文化史上的一座丰碑，令人高山仰止，不胜敬慕！他不仅是江西的骄傲，也是中国乃至世界学术文化界的骄傲。
