陳佳妍從小家境富裕，16歲考入中央戲劇學院，是班里年齡最小的一個；與陳好、賈一平等是同班同學，從1998年接拍第一部戲起，她就再也不肯拿家里的一分錢 。
1998年，因在陳燕民執導的電視劇《海口日記》中飾演經濟警察而
進入演藝圈 。1999年，參演由張進戰執導的民國愛情劇《西街女》，在劇中飾演鎮長的女兒許晴 。2001年1月，與聶遠、黃奕共同出演的古裝輕喜劇《上錯花轎嫁對郎》播出，在劇中飾演心狠手辣的方小巧 。6月，參演由俞鐘執導的現代情感劇《我的兄弟姐妹》，在劇中飾演任性叛逆的小妹齊妙 。2002年12月，與江珊、湯鎮宗、鐘漢良等共同主演的年代情感劇《千絲萬縷》開播，在劇中飾演家庭教師鄭思嘉 。2003年，與黃曉明共同主演的青春偶像劇《花妮妹妹》播出，在劇中飾演云南姑娘花妮 ；同年，參演浪漫愛情劇《誰都會說我愛你》。
2004年9月，與吳京安、巍子共同主演的紅色革命劇《紅旗譜》播出，在其中飾演敢愛敢恨的農村姑娘春蘭 。2005年5月，與王亞楠共同主演的抗日劇《野火春風斗古城》播出，在劇中飾演性格剛強、潑辣地下工作者金環 。2006年，與楊童舒、高曙光共同主演勵志情感劇《別忘了愛自己》，在劇中飾演精明、大方的陳露 。6月，與侯勇聯合主演的警匪片《緝毒警》上映，在片中飾演家庭貧困、為人善良的村民阿花 。
2007年，與劉之冰、王新軍共同主演犯罪題材劇《高墻里的男人》，在劇中飾演監區長的妹妹裴曉陽 。2008年9月，由張建棟導演執導的生活情感劇《我們生活的年代》播出，在劇中飾演堅強的葉玉芬 。2010年10月，由黃文利執導的軍旅劇《冰是睡著的水》開播，在劇中飾演特工凌蘭。2011年3月，與楊立山共同主演的警匪劇《情暖萬家》開播，在劇中飾演性格堅強的胡玉鶯 。2012年7月，由金琛執導的青春愛情劇《女人幫·妞兒》播出，在劇中飾演女上司Mary。2013年6月，由郭珍霓、謝祖武主演的喜劇片《完美新娘》上映，在片中飾演紋身店的老板雪 。11月，出演的青春愛情劇《女人幫·妞兒第二季》播出，在劇中繼續飾演女上司Mary 。2015年12月，由張天愛、盛一倫主演的古裝穿越劇《太子妃升職記》播出，在劇中飾演和藹可親的太皇太后 。
2016年7月，開始主持網絡綜藝脫口秀節目《奶奶說》 。2018年5月，由陳正道、許肇任執導的愛情奇幻劇《結愛·千歲大人的初戀》開播，在劇中飾演雜志社主編青檀。6月，與金晨、汪東城共同出演的古裝輕喜劇《萌妃駕到》播出，在劇中飾演端莊大氣、沉穩老練的太后 。
2004年7月，陳佳妍與演員連奕名相識；8月8日，兩人正式確定戀愛關系；12月3日，兩人登記結婚，婚后生下一女 。兩人于2009年離婚 。
2008年4月，陳佳妍與眾多環保志愿者一起帶著自己的環保筷進行綠色就餐，呼吁社會大眾在就餐時能自帶環保筷，商家也能提供消毒碗筷，替代使用一次性餐具 。