2009年,陈晓从中央戏剧学院毕业,签约华谊兄弟。2010年9月份,他参与演出由刘德华、梁家辉主演的电影《狄仁杰之通天帝国》,并在片中扮演国师陆离。10月份,在贺岁喜剧《欢喜婆婆俏媳妇》中扮演少帅郭啸天。同一年,他参演悬疑剧《国色天香》,演绎重情重义的仆人贺坤。
2011年9月份,陈晓参演韩刚执导的电视剧《孔子》。同一年,陈晓成为欢娱影视旗下的签约艺人。
2012年1月照验钻鸦20日,陈晓参与演出的古装爱情剧《宫锁珠帘》在湖南卫视首播,他在剧中扮演了单纯善良、达篮承一心追求真爱的十九阿哥爱新觉罗·允禧。5月8日,他参演的古装悬疑剧《赏金猎人》播出,并在剧中扮演纨绔子弟白少群。
2013年2月6日,他和众多艺人共同主演的古装武侠剧《笑傲江湖》首播,他在剧中扮演了亦正亦邪的林平之。5月5日,陈晓第一次担任男主角主演的古装励志剧《陆贞传奇》播出,他在剧中扮演睿智、隐忍、痴情、十全十美的太子高湛,并与赵丽颖共同演唱该剧的片尾曲《心情》。该剧首播期间在全国网收视统计中占有平均8.72%的收视份额。在csm46收视统计中排名同时段第一,在全年收视率统计中排名年度第三。陈晓则凭该剧获得国剧盛典极具青春号召力演员奖及亚洲偶像盛典最具潜力男演员奖。7月份,他客串了古装职应鸦雄场喜剧电视剧《龙门镖局》,在第10、11集中扮演看似冷面无情、实则蠢萌可爱的东厂杀手苗星仁。8月1日,陈晓开始在微博上连载原创漫画栏目“十三晓画”,将自己过往扮演的部分角色以迥异的绘画方式描绘出来,并赋予自己独特的理解。8月13日,其主演的古装爱情片《宫锁沉香》上映,他在片中扮演爱新觉罗·胤祥。10月14日,陈晓参演的古装剧《王的女人》上星播出,他在剧中扮演了感情细腻敏感的陈王罗丰。12月份,他在革命励志片《东山学堂》中扮演留洋归来的儒雅大方的教师萧洋。同一年,他还主演试垫了奇幻题材微电影《圣王》并献唱同名主题曲。
2014年12月24日,陈晓特别参与演出徐克执导的电影《智取威虎山》在大陆上映,他凭借在片中扮演的呆萌英勇的警卫员高波获得第33届大众电影百花奖最佳男配角提名。12月23日,陈晓主演的古装武侠剧《神雕侠侣》首播,他在剧中扮演本性忠凝糊讲直善良、天资聪颖的杨过,该剧开播后以平均8.798%的收视份额成为全国网同时段收视冠军,并与陈妍希共同演唱片尾曲《你我》,同时他还在微博连载系列画作“随手画杨过”、“神雕晓画”。
2015年8月20日,陈晓主演的浪漫爱情喜剧电影《新娘大作战》上映,他在片中扮演帅气多金的别人家的男友凯文,并演唱改编自《今天你要嫁给我》的片尾曲。9月13日,他主演的古装宫廷传奇剧《大汉情缘之云中歌》上星播出,他在剧中扮演了汉宣帝刘询(刘病已),而该剧的最后网络总播放量则突破了80亿次。同一年,陈晓还主演了都市时尚励志爱情剧《火柴小姐和美味先生》,他在剧中扮演了表面双商欠费,实则腹黑的男神大厨陈墨雨。
2016年1月15日,青春校园网络剧《睡在我上铺的兄弟》作为同名电影的前传在乐视网上线首播,陈晓在剧中扮演了有颜值有才华有家世的校草林向宇。2月17日,陈晓主演的古装武侠剧《五鼠闹东京》上星播出,其在剧中则扮演了气宇不凡且武功高强的锦毛鼠白玉堂。4月1日,青春校园电影《睡在我上铺的兄弟》上映。同一年,他还主演了都市爱情喜剧《舒克的桃花运》。
2017年1月4日,陈晓主演的都市青春励志剧《遇见爱情的利先生》首播,他在剧中扮演英俊帅气的霸道总裁利耀南,这是他第一次参与演出时装剧。2月23日,陈晓主演的都市情感剧《云巅之上》在爱奇艺首播,他在剧中扮演个性霸道、自以为是的傲娇毒舌大明星唐斐,同时还为该剧配唱插曲《悲前喜剧》,该剧播出后两季网络播放量累积突破20亿。4月21日,陈晓主演的悬疑惊悚类型影片《神秘家族》全国上映,其在片中扮演弟弟树树。8月30日,陈晓和孙俪领衔主演的年代剧《那年花开月正圆》上星播出,陈晓凭借在剧中扮演古灵精怪的二少爷沈星移一角获得中国电视剧品质盛典年度观众喜爱品质剧星和度受网络关注男演员奖。12月16日,他主演的年代谍战剧《红蔷薇》首播,陈晓在剧中扮演扮演多面间谍肖君浩。
2018年2月15日,陈晓第一次登上了中央电视台春节联欢晚会的舞台,并与其他几位艺人共同表演了开场歌舞《万紫千红中国年》。9月份,与靳东、闫妮、黄志忠等主演现实题材政治剧《人民的财产》。
2019年1月3日,陈晓主演的都市医疗剧《了不起的儿科医生》在上海开机拍摄,他在剧中扮演一位专业能力强、医术高超的儿科医生邓子昂,该剧入选国家广电总局电视剧司发布的庆祝新中国成立70周年推荐播出参考剧目名单。2月11日,其主演的古装励志权谋剧《独孤皇后》播出,他在剧中扮演骁勇善战的隋朝开国皇帝杨坚,立下赫赫战功在乱世之中登上皇位。4月19日,和杜鹃合作主演的爱情片《如影随心》上映,陈晓在片中扮演不受重视的乐团小提琴手陆松,随后获得第26届北京大学生电影节最受欢迎男演员奖。20日,陈晓与景甜搭档主演的公路悬疑爱情剧《一场遇见爱情的旅行》播出,其在剧中扮演扮演新晋缉毒警员金小天。8月26日,他主演的当代军旅剧《陆战之王》作为国家广电总局重点推荐的15部剧目之一上星播出,陈晓扮演的新兵张能量个性张扬而勇敢顽强,不断经受磨砺最后成为一名合格的新时代坦克兵。10月份,他领衔主演的都市轻喜剧《好好说话》开机拍摄,在剧中扮演调解类节目主持人杨光。
2020年5月份,领衔主演刑侦剧《冰雨火》,在剧中扮演吴振峰。11月24日,陈晓与古力娜扎主演的电视剧《无与伦比的美丽》在北京开机。11月30日,主演的都市医疗剧《了不起的儿科医生》在北京卫视播出。
2021年1月1日,他和颖儿领衔主演的都市爱情轻喜剧《舒克与桃花》在芒果TV播出,他在剧中扮演怀揣设计师梦想的售楼员舒克。2月19日,刘亦菲、陈晓新剧《梦华录》路透曝光。5月4日,他为献礼建党100周年推出的系列短剧《理想照耀中国》上线,他在《叛逆者》单元中扮演”铁窗诗人”何敬平。6月13日,他主演的电视剧《百炼成钢》播出。
【陈晓人物评价】
陈晓身上有着与他年龄不符的安静和害羞,是很多人眼中的“乖乖仔”。生活中的他不是微博控,不会卖萌卖腐,也很少晒自己的自拍照。
“蜕变期”的陈晓跳脱出面容清秀、轮廓俊俏古装小生的安全区域,用一种恰如其分的张扬让人们看见了他作为演员的多面性。到了《那年花开月正圆》中,他进一步突破往日局限,用有些叛逆乖张的表演方式突破重围,他扮演的“沈星移”一角展现出他作为演员的无限可能。