1982年11月12日陈意涵生于台湾新北市土城，大学就读于景文科技大学。

2002年，陈意涵参加综艺节目《我猜我猜我猜猜猜》，凭借甜美、清纯长相入选“漫画美少女”选拔单元。

2006年，陈意涵因意外的机会被星探发现，自此正式宣布进入演艺圈，并与当年拍摄了第一部电影《单车上路》，并获得了第七届华语电影传媒大赏最佳新演员奖项；同年签约经纪公司。

2007年，陈意涵参演偶像剧《我要变成硬柿子》；同年参演电视剧《奋斗》，由此开始被观众所熟知，而且还获得了“小灵仙”的称号。

2008年，参演饶雪漫小说改编的电视剧《离歌》，而且还担任小说《离歌》书模。

2009年，陈意涵参演动作偶像剧《痞子英雄》，此次她担任女主角；同年和彭于晏、陈妍合作参演励志电影《听说》。

2010年，参演同名武侠剧《新流星蝴蝶剑》，在剧中饰演女主角“孙蝶”，由此剧开始名声大噪。

2011年，陈意涵和崔始源、李东海合作主演电视剧《华丽的挑战》；同年参演偶像剧《摩登新人类》。

2012年，陈意涵出演电影《LOVE》，并于当年出版了个人的首本散文写真书《北岛相遇》。

2013年，和陈柏霖搭档主演了《骇战》，之后参演偶像剧《亲情保卫战》、电影《花漾》。在同年12月参演了电视剧《爱情无全顺》。

2014年，陈意涵出演了电影《闺蜜》、《小时代之折纸时代》《坏姐姐之拆婚联盟》等剧。