陈三立生于1853年10月23日，年少博学，才识通敏，洒脱而不受世俗礼法约束。
1880年（光绪六年）随父往河北分巡道今河南武陟县。
1882年（光绪八年）入乡试，因恶时文，自以散文体作答，主考陈宝琛赏识其才，破例录为举人。1886年（光绪十二年）会试中式。返长沙，与王闿运等人结碧湖诗社。1889年（光绪十五年）参加殿试，中三甲四十五名进士，授吏部主事，旋弃职。侍父在湖北布政使任所，曾应张之洞邀，为两湖书院校阅试卷。其间应易顺鼎邀，两游庐山南北。
1895年（光绪二十一年）甲午战争后，李鸿章赴日签订《马关条约》，陈三立闻讯激愤异常，曾电张之洞：“吁请诛合肥以谢天下。”当时其父宝箴任湖南巡抚，推行新政，他往侍父侧，襄与擘划。在罗致人才、革新教育方面效力尤多。1898年戊戌政变时，因“招引奸邪”之罪被革职不用。后随父返江西，居西山“青庐”。
1900年（光绪二十六年），陈三立移居南京，未几丧父。家国之痛，陈三立更无心于仕途，于金陵青溪畔构屋十楹，号“散原精舍”。常与友人以诗、古文辞相遣，自谓“凭栏一片风云气，来做神州袖手人。”陈三立早年虽有“吏部诗名满海内”之誉，但《散原精舍诗集》所收乃自此始。此后虽不问政，为社会兴利仍极热忱。
1903年（光绪二十九年）办家学一所，又赞助柳诒徵创办思益小学堂。让出住宅作课堂，延聘外国教师，开设英语及数、理、化新课目；注重德、智、体、美全面发展；还废除“八股文”和跪拜礼节，禁止死背课文及体罚学生，创新式学校的先例。
1905年（光绪三十一年）初，曾与李有芬创办江西铁路公司，并拟倡修南浔铁路，惜因事未果。
1906年（光绪三十二年），湖南工商界追念陈宝箴父子推行新政，振兴实业，奏请为宝箴塑铜像，为陈三立授宫职，被其断然拒绝。同年夏，义宁州大荒，铜鼓双坑饥民往宜丰天宝买粮，富商何大毛诬称“匪徒抢劫”，并说“宁州遍地是匪”，挑起斗殴，杀死双坑饥民57人，双坑人控诉不得上达，求助陈三立，陈主持正义，具陈上疏，终获刑部详察，严惩主犯及当地知县，冤案大白。
1907年（光绪三十三年），袁世凯行君主立宪，委陈三立任参政议员，未肯就。
1926年（民国十五年），陈三立由杭州到上海寄寓三载。
1930年（民国十九年），陈三立倡议重修《庐山志》，委托吴宗慈专主。为了使志书更为完善一些，他还特别约请了著名学者李四光、胡先引等撰写有关条目。另外，在具体的编修过程中，陈三立特别强调了修撰体例的问题，强调志例应尊重科学，志文因时代不同，允许文体有别，做到“旧从其旧，新从其新”。
1932年（民国二十一年）“一二八事变”中日军侵占上海闸北，陈三立居牯岭，日夕不宁，于邮局订阅航空沪报，每日阅读。据说，当时的他曾于一晚做梦时喊出“杀日本人”之类的话语。忧国之心可见一斑。
1933年（民国二十二年），曾经的好友郑孝胥投靠日本，辅佐溥仪建立伪满政权，陈三立痛骂郑“背叛中华，自图功利”。在再版《散原精舍诗》时，忿然删去郑序，与之断交。
1934年（民国二十三年），陈三立离开庐山寓居北平，目睹西山八大处遭八国联军破坏，连叹“国耻”！
1937年（民国二十六年），卢沟桥事变爆发，他表示：“我决不逃难！”闻有人议论中国必败，他怒斥：“呸！中国人岂狗彘耶？岂贴耳俯首，任人宰割？”北平、天津相继沦陷。日军欲招致陈三立，百般游说，皆不应许。侦探日伺其门，陈三立怒，呼佣拿扫帚将其逐出。从此五日不食，忧愤而死，享年85岁。
1945年江西省政府1713次省务会议决定：将设在修水境内的赣西北临时中学改为省立散原中学，1948年迁葬杭州牌坊山。
陈三立著《散原精舍诗文集》
陈三立生前曾刊行《散原精舍诗》及其《续集》、《别集》，世后有《散原精舍文集》17卷出版。
【渡湖至吴城】
【城北道上】
【漫题豫章四贤像拓本（其三）】
【十一月十四夜发南昌月江舟行（四首选一）】
【园居看微雪】
【夜舟泊吴城】
【园居看微雪】
【遣兴】
【书感】
【人日】
【晓抵九江作】
【九日从抱冰宫保至洪山宝通寺饯送梁节庵兵备】
【黄公度京卿由海南人境庐寄书并附近诗感赋】
早年襄助其父陈宝箴在湖南维新变法，提倡新学。在湖南辅佐父亲推行新政，在整顿吏治、革新文化教育，罗致维新人才等方面，陈三立多所赞划，赢得了极高的社会声誉。与谭嗣同、徐仁铸、陶菊存等四人一起被称为“维新四公子”。
“同光体”是近代闽派、赣派等各种诗派的总称。“戊戌变法”后一心致力于诗，写出《渡湖至吴城》、《城北道上》、《园居看微雪》等多部优秀作品，是近代“同光体”诗派的领袖人物，被誉为中国最后一位传统诗人。
梁启超：“其诗不用新异之语，而境界自与时流异。浓深俊微，吾谓于唐宋人集中，罕见伦比。”
同光体的理论家陈衍：“五十年来，惟吾友陈散原称雄海内”。
胡先骕：“如长江下游，烟波浩渺，一望无际，非管窥蠡酌所能测其涯涘者矣。”
“萧然物外，不染尘氛”，“以贵公子而为真名士，虽尝登甲榜、官京曹，而早非仕宦中人，诗文所诣均精，亦足俯视群流”。（出自民国笔记《一士类稿》）
李之鼎：“天下久震矜其诗，以为足绍西江诗派”（《宜秋馆诗话》载）
杨声昭：“光宣诗坛，首称陈（三立）、郑（孝胃）”（《读散原诗漫记》载）
汪国垣：“都头领天魁星及时雨宋江”当之。（《光宣诗坛点将录》载）
