道光二十八年（1848年），陈宝琛出生于福建闽县螺洲，他的曾祖父陈若霖官至刑部尚书。陈家在唐末从河南固始南迁福建，明洪武年间定居螺江，人称“螺洲陈”，下传到这一代已十九世。陈家在明嘉靖十一年六世祖陈淮第一个成为进士，从此先代常有人由科举而进入仕途。从陈若霖起，开始显达，陈宝琛更是位居太傅。陈若霖之后，五代都有人中进士、举人，综计明清两代，陈家中进士二十一名，中举人一百一十名。
同治七年（1868年），陈宝琛中进士，选翰林院庶吉士，授编修。陈宝琛兄弟六人，他的胞弟陈宝瑨和陈宝璐中进士，陈宝琛的三个胞弟陈宝琦、陈宝瑨、陈宝璜等也皆举人出身，时称“六子科甲”，显耀榕垣。
光绪元年（1875年），陈宝琛被提拔为翰林侍读，与学士张佩纶、通政使黄体芳、侍郎宝廷等四人好论时政，合称“清流四谏”。
光绪四年（1878年），清廷派完颜崇厚出使俄国。崇厚贪生怕死，擅自签订不平等条约。陈宝琛失声痛哭，指出国家不能失去主权，坚决主张“诛崇厚，毁俄约”。他在此后提出的东三省官员应该满汉兼用等建议无疑都是很有远见的。光绪五年（1879年），沙俄侵占新疆伊犁九城，陈宝琛力主收复。
光绪六年（1880年），任武英殿提调官。慈禧身边的太监与清宫午门护军争殴，慈禧偏袒肇事的太监，下旨严惩守职的护军，陈宝琛上奏力谏，终于使慈禧收回成命，这件“庚辰午门案”一时轰动朝野。翌年，授翰林院侍讲学士，纂修《穆宗本纪》。光绪八年（1882年）任江西学政，重修白鹿洞书院。光绪九年（1883年），因为奉旨校对《穆宗毅皇帝圣训》而议叙，以示奖励，被授为内阁学士兼礼部侍郎。当时，法国侵犯中国属国越南，陈宝琛与清流派领袖张佩纶力荐唐炯、徐廷旭担任军职。
光绪十年（1884年），陈宝琛上书光绪帝想要招募兵勇并参考西方的练兵方法训练，条陈筹饷、选将、练兵、简器四件大事，主张通过变化练兵的办法达到强兵的目的，要根据实际情况任用人才，通过筹饷的方式让练兵的事变得持久长远。之后光绪帝提拔陈宝琛会办南洋的事宜。后来因为他推荐的唐炯、徐廷旭兵败受到牵连，吏部商议将他降五级处分。
光绪十一年（1885年），陈宝琛应台湾巡抚刘铭传之邀赴台。陈宝琛返回福建后，修葺先祖的赐书楼，并且修建沧趣楼。自此，他闭门读书、赋诗、写字。光绪二十五年（1899年），陈宝琛任鳌峰书院山长，以大量培养人才，推广教育为目标，曾倡导设立东文学堂、师范学堂、政法学堂、商业学堂。主持高等学堂的时候，陈宝琛派遣法、政、商、工、农等科的学生前去日本留学。
光绪三十一年（1905年），陈宝琛任福建铁路总办，主持修筑漳厦铁路，陈宝琛又出任福建高等学堂监督，深感学务繁忙、力不从心。于是，他邀集省城士绅座谈，倡议成立全闽教育商榷机构，大家一致赞成。当年十一月，闽省学会（此乃福建教育总会的前身）宣告成立，陈宝琛被公推为会长。学会成立后，由于众人同心同德、群策群力，八闽大地掀起了兴办小学堂的小高潮。光绪三十三年（1907年），在陈宝琛的主持下创立全闽师范学堂（今福建师范大学）。
光绪三十四年（1908年）溥仪登基后，陈宝琛首发为“戊戌六君子”昭雪之议，奏请降旨褒扬。他为溥仪皇帝授读三年，备受恩宠。
宣统元年（1909年），陈宝琛奉召入京，担任礼学馆总纂大臣。宣统三年（1911年），陈宝琛在毓庆宫行走，任宣统帝溥仪的老师，赐紫禁城骑马。继任汉军副都统、弼德院顾问大臣。
民国元年（1912年）2月12日，清帝逊位，后仍追随溥仪。命修《德宗实录》。民国初年，陈宝琛仍留恋故宫里的逊清小朝廷，表现出他深受传统忠君报恩思想的影响。民国二年（1913年），命陈宝琛主修《德宗实录》。
民国十年（1921年），修成《德宗本纪》，授太傅。民国十二年（1923年），引荐郑孝胥入宫。民国十三年（1924年）十月，溥仪被逐出故宫时，溥仪见到陈宝琛，放声大哭说：“我无颜见祖宗啊！”陈宝琛忙劝慰道：“皇上切莫悲伤，自古以来哪有不灭亡的朝代呢？而我大清到了今日地步，并非是因为失德而被篡位，皇上也不是亡国之君。皇上年纪尚轻，且博学多识，将来理应成为民国之总统。那时，不是可以告慰列祖列宗了。”
民国十四年（1925年），溥仪至天津，陈宝琛亦移居天津随侍。民国二十年（1931年）十一月，溥仪被日本侵略者诱至东北充当伪满傀儡，次年跟踪而去，竭力主张复辟大清帝国，反对溥仪出任日本操纵的伪满蒙共和国总统，与溥仪、郑孝胥意见不一，他劝说：“贸然从事，只怕去时容易回时难。”尽管被溥仪认为“忠心可嘉，迂腐不堪”，他仍不顾风烛残年，冒死赴东北劝谏，差点被日本关东军囚禁。他郁郁返回天津。
民国二十四年（1935年）病逝，享年87岁，归葬福州。
其著述有《沧趣楼诗集》、《沧趣楼文存》、《沧趣楼律赋》、《南游草》、《陈文忠奏议》等，《沧趣楼联语》收录应酬联作九十副。
陈宝琛在中法战争之前于光绪八年（1882年）四月初十日上书的《陈越南兵事折》中首次公开表述他对“越南问题”的看法。他说，越南之于滇粤，谚所谓辅车相依、唇亡齿寒者也。”越南一旦沦为法国的殖民地，那么中国西南边疆“滇粤水陆处处逼于他族”。他还认为，法国控制了越南以后，紧
接着就会与中国“争隙地、责逃人、廓商岸”。且法国“志在蚕食”、“求取无厌”。陈宝琛已预见到了法国迟早要对中国挑起战事，中法间的战争必然会爆发。
光绪九年（1883年），陈宝琛再次提醒清政府：主张在越南问题上必须以强硬的态度坚决抵制法国的扩张野心。正是因为“越南沦”，中国西南边疆将无安全可言，所以陈宝琛认为，“与其俟剥肤切近，筹边防海左绌右支，何如乘黑旗之士气犹张，阮氏之人心未去，举义师以平其难，执条约以定其盟”。所谓“举义师”，很明显是包含着针锋相对、寸土必争的主战观。针对“和”与“战”的激烈论争，陈宝琛认为，越南的存亡是决定和战问题的关键，“越南未失，则战易而和亦易，越南若失，则和难而战更难”，颇有见地。中法战争迫在眉睫，陈宝琛认为，法国畏惧久战，需要靠速决战求胜，却无力维持对峙战的长期消耗。显然，陈宝琛的分析是比较客观的。
中法越南交涉时期和中法战争中，陈宝琛对解决冲突问题的主导思想是主战，《陈越南兵事折》里所提出的“谋粤督”、“集水师”、“重陆路”三策，可以说是构成他日后军事方面整体谋略的基调。
中法战争期间，陈宝琛针对清政府的外交明确提出了“联与国”主张。他认为：“德、法、仇也，法岂须臾忘德哉？俄有衅，德无援，法始敢称兵于越耳。法得越且复强，恐亦非德之利也。故中国欲拒法，则必联德。”于是建议：“应密令使德大臣乘间说诸德之君相，曲与联络。一面促造德厂铁船，多购毛瑟枪炮。时与德之官商往来款洽，以动法疑。德诚忌法而与我交固，足阴为我助，即不能得其要领，但令法军心存顾忌，亦足分其势而扰其谋。”
陈宝琛的所谓“联与国”，指出了两点：（1）应当充分注意到德国与法国之间的矛盾，如果法国因占据越南强大起来，这是德国所最担心的，因此德国势必同中国联合，暗中援助中国以遏制法国；（2）在外交上广泛造成中国与德国关系密切的舆论，即使中国与德国实际上未能联合，也使法国产生很大的疑虑，不能集中精力对付中国。陈宝琛对“中国欲拒法，则必联德”的分析及其主张，说明他已经注意到在外交中要利用矛盾。
尽管陈宝琛“联德拒法”的以夷制夷外交手段并未在实际中得以实施，但它毕竟反映出，陈宝琛的这一灵活外交策略，是存在着可行性，以及有其现实意义的。
1895年，福州永泰乡贤力钧利用开办银元局的赢利，创办了苍霞精舍。1897年又增加日文科，称“东文学堂”，聘请陈宝琛任董事兼总理。戊戌变法后，福建各地纷纷提出兴办中、小学堂，可新式教育的教员特别缺乏。当时的闽浙总督同陈宝琛协商，欲将“东文学堂”扩充为官立全闽师范学堂，全力培养新式教育的师资力量，以解燃眉之急。陈宝琛慨然应允，并出任学堂监督（校长）。此学堂也是全国最早创办的师范学校之一。陈宝琛为学堂亲自题写校训：“化民成俗其必由学，温故知新可以为师”。并且，还撰写了一篇语重心长的《开学告诫文》，颇像以后的《师范生守则》，成为全闽师范学堂培养学生的准绳。全闽师范学堂在1903年至1909年，共培养毕业生700人，其中大部分成了福建中小学教师的骨干，民国25年7月，合并福州、建瓯等师范学校为福建省立师范学校。民国27年3月，省立师范学校内迁至永安，民国31年改称为省立永安师范。新中国成立后由人民政府接管。1966年“文化大革命”开始后，永安师范学校一度停止招生。1971年11月，福建省革命委员会决定在原永安师范学校的基础上复办三明地区师范学校，2004年5月18日，教育部批复福建省人民政府同意三明高等专科学校升格为三明学院。
1905年，陈宝琛又出任福建高等学堂监督，深感学务繁忙、力不从心。于是，他邀集省城士绅座谈，倡议成立全闽教育商榷机构，大家一致赞成。当年11月，闽省学会（此乃福建教育总会的前身）宣告成立，陈宝琛被公推为会长。学会成立后，由于众人同心同德、群策群力，八闽大地掀起了兴办小学堂的小高潮。至1909年陈宝琛晋京官复原职（再任内阁学士兼礼部侍郎）时，福州城乡已兴办公立、私立小学校30余所，新式教育蔚然成风。其间陈宝琛废寝忘食、呕心沥血，实在功不可没。
更难能可贵的是，陈宝琛还开明大度地支持夫人王眉寿兴办女子新式教育。1906年，王眉寿创办“女子师范传习所”，自任监督；1907年，女子职业学堂问世，王眉寿兼任监督；1909年，两校合并为“女子师范学堂”，监督一职还是非王眉寿莫属。可以说，倘若没有陈宝琛的全力支持，福建新式女子教育的立足与发展是难以想像的。民心自有一杆秤。陈宝琛对于福建现代教育的贡献是有目共睹的，因此，后人对他有口皆碑也是顺理成章。
陈三立：沆瀣之契，依慕之私，幸及残年赏小聚；运会所遭，辅导所系，务摅素抱见孤忠。
蒋廷黻：①虽非洋务派但不反对洋务事业，虽主张"中学为体"，但并不排斥西学。他不仅主张中西学问相通，新旧文明相益，而且在倡导西学、引进西技方面躬亲实践、殚精竭虑。②法国进攻越南的时候，士大夫阶级大半主张以武力援助越南。张佩纶、陈宝琛、张之洞诸人特别激昂。
范启龙：陈宝琛虽然没有到战争前线跟法国侵略者对阵，但他对中法战争却十分关心，发表了许多有益的见解，也充任了防法抗法的会办南洋事宜大臣，颇著辛劳。他与中法战争的关系不可谓不深。
