1978年2月，陈思诚出生于辽宁省沈阳市的一个干部家庭，自幼便显露出活跃的文艺天赋。他的家庭环境优渥，父母十分支持他的兴趣爱好，并尽己所能为他创造良好的成长条件。由于在唱歌、朗诵、主持等方面都表现突出，陈思诚经常活跃于学校的各类文艺汇演舞台，同时还担任了学校广播站的广播员。升入高中后，他开始在沈阳电视台主持《学生时代》节目，积累了早期的舞台经验。1994年，年仅16岁的陈思诚首次离开家乡前往上海，成功考入了上海谢晋恒通明星学校（该校于2000年并入上海师范大学），成为该校第一届学生，并与后来成名的赵薇成为了同班同学。1996年，他进一步考入上海戏剧学院，师从李学通教授学习表演。1999年，陈思诚因故被上海戏剧学院开除，但在经历两年沉淀后，经由恩师李学通教授的正式推荐，加之个人不懈努力，他最终以专业第一名的优异成绩考入了中央戏剧学院。2000年，他参加了兴网首届全国高校原创歌曲大赛，并在比赛中演唱了个人原创歌曲《岁月的风铃》。2001年，陈思诚又参与了统一冰红茶闪亮之星全国大学生歌手选拔赛，再次演唱了自己的原创作品《岁月的风铃》。同年，他还参与了统一冰红茶广告的拍摄，并演唱了该广告的主题曲《让年轻更闪亮》。也是在这一年，陈思诚正式签约华纳唱片公司，他的第一支单曲《让年轻更闪亮》由同门师兄汪峰为他量身打造，该歌曲作为统一冰红茶的广告歌率先发布后迅速传播，成功跻身中国各大流行音乐排行榜前十名。2001年，他还参演了根据司汤达小说改编的中国电视剧《红与黑2000》，开始了自己的影视表演实践。2002年，尚在大学三年级学习的陈思诚出演了他的电影处女作《法官妈妈》，凭借该片他获得了百花奖最佳男主角提名以及华表奖最佳新人提名，并最终摘得了北京大学生电影节最佳新人奖。同年，他主演的电影《法官妈妈》也获得了多项荣誉，包括第九届中宣部五个一工程奖、第九届大学生电影节评委会特别奖、2008届中国电影华表奖优秀故事片奖以及第二十五届大众电影百花奖最佳故事片奖，陈思诚个人也凭借此片获得三项大奖的最佳男主角提名。此外，他还在同年首次与知名导演康洪雷合作，拍摄了电视剧《民工》，在剧中饰演鞠双元一角；同时，他还在中国儿童艺术剧院登台，参演了话剧《走近莎士比亚》。2003年，陈思诚顺利从中央戏剧学院毕业，为其早期的学习与艺术探索阶段画上了句号。
在2005年，由陈思诚参与的电影作品《桃花灿烂》荣获了第16届丹麦哥本哈根民族电影国际电影节所颁发的安徒生荣誉奖，这标志着其演艺事业在国际舞台上获得了初步的认可。次年，他再度与知名导演康洪雷携手合作，参演了电视剧《士兵突击》，并在剧中成功塑造了男二号成才这一深入人心的角色。该剧播出后获得了极高的评价，先后斩获了第27届中国电视剧飞天奖最佳长篇电视剧一等奖、第20届全军电视剧金星奖长篇电视剧一等奖，以及首届东京电视剧大奖的海外优秀电视剧奖等重要荣誉。同样在2006年，陈思诚在另一部作品《士兵突击》中再次饰演了成才一角，进一步巩固了观众对其演技的印象。 2007年对于陈思诚而言是事业发展的关键一年，他正式签约华谊兄弟时代文化经纪有限公司，开启了新的合作篇章。同年，他在电视剧《爱是一颗幸福的子弹》中饰演了角色雷志明，并参与了电视剧《狭路相逢》的拍摄，在剧中扮演一位勇敢的缉毒干警黄涛。此外，他还在电视剧《王昭君》中出演了大将军王盾，凭借这些剧集中的出色表现，他获得了第24届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧演员奖提名，其专业能力得到了业界和观众的广泛关注。 进入2008年，陈思诚参演了电视剧《命运》，在剧中饰演冯宁一角。该剧凭借其精良的制作和深刻的内容，获得了第28届中国电视剧飞天奖长篇电视剧三等奖。2009年，他的电影事业也取得了重要突破，参演了由娄烨执导的电影《春风沉醉的夜晚》，该片在第62届法国戛纳国际电影节上荣获了最佳编剧奖。陈思诚本人也凭借在该片中的主演表现，成功入围了同一电影节的最佳男演员奖项，国际影响力得以提升。同年，他还参演了电影《霓虹灯下新哨兵》，该片获得了第16届北京大学生电影节军事题材创作奖。在电视剧领域，他参与了作品《大丫鬟》的拍摄，饰演聪慧多情的青城才子萧清羽；随后又在电视剧《新一剪梅》中大胆尝试了反派角色，生动演绎了性格复杂、令人又爱又恨的梁永昌，这一角色彻底改变了他以往在观众心中的形象定位，展现了其宽广的戏路和深厚的表演功底。 2010年，陈思诚在电影《七小罗汉》中颠覆了过往形象，成功塑造了窘态百出、搞笑十足的盗墓贼九纹龙，给观众带来了全新的喜剧体验。同年，他参与拍摄的电影《守望者：罪恶迷途》也获得了成功，他在片中饰演的周栋一角为其赢得了英国万像国际电影节优秀男配角奖。在电视剧方面，他与演员刘涛进行了第二次合作，共同出演了电视剧《橄榄树》，在剧中饰演阳光痞帅又痴情的青年冯国栋。此外，他还参加了东方卫视的春节晚会，参演了小品《脚步》。这一年，陈思诚更是在创作领域迈出了重要一步，他自编自导自演了电视剧《北京爱情故事》，并在剧中饰演主角疯子程峰。该剧为他赢得了多项殊荣，包括MSN新锐导演奖、乐视年度最期待导演奖、第二届乐视影视盛典电视剧最受欢迎导演和最佳原创编剧奖、第二届搜狐视频电视剧盛典最具人气男演员奖，以及安徽卫视国剧盛典年度媒体特别推荐导演和亚洲偶像盛典最具潜力导演奖等，充分证明了其作为导演和编剧的卓越才华。 2011年，陈思诚继续活跃在电视荧屏，参演了电视剧《宝贝计划》和《巾帼大将军》。2012年，他的工作重心进一步拓展，不仅参演了电影《爱在响螺湾》和电视剧《小儿难养》，还正式成立了上海骋亚影视文化传媒有限公司，开始涉足影视出品领域，并出品了电影《北京爱情故事》。2013年，他参演了电视剧《巾帼大将军》，并在公路喜剧电影《一路顺疯》中担任主演。同年，他在电影《制服》中挑战了一个狡猾凶残的变态杀手角色，再次展现了其角色的多样性。此外，他还在电视剧《战神》中饰演了屡获战功的抗日英雄龙大谷，这位被称为“鬼谷子”和“战神”的角色，彰显了其塑造英雄人物的能力。 2014年情人节，由陈思诚自编自导自演的电影《北京爱情故事》正式上映。影片上映首日便取得了1.02亿元的惊人票房，创下了当时情人节档期的历史新高，上映仅三日票房即突破2亿元，累计刷新了7项市场纪录。2月16日，该片更是获得了《新闻联播》的点名表扬。截至3月8日，电影《北京爱情故事》的累计票房成功突破4亿元大关。同年6月6日，由他主演的电视剧《甜蜜计划》也与广大观众见面。2015年，陈思诚继续深耕导演工作，自编自导了喜剧电影《唐人街探案》。同年7月，他友情客串了由董成鹏（大鹏）导演的喜剧电影《煎饼侠》。9月17日，由他主演的电视剧《大猫儿追爱记》在安徽卫视和江西卫视同步播出。 2016年5月8日，在第23届北京大学生电影节上，由陈思诚执导的电影《唐人街探案》荣获了最佳编剧奖。同年，他启动了新电影《唐人街探案2》的拍摄工作，并远赴美国纽约唐人街取景。2018年4月1日起，由他担任监制、总编剧并主演的电视剧《远大前程》于每晚19:30在湖南卫视金鹰独播剧场首播。凭借在作品《远大前程》中的精彩演出，他获得了第五届文荣奖最佳男主角奖。2019年1月20日，在2018—2019中国文娱金数据发布盛典上，陈思诚荣获了年度影响力编剧奖。同年10月31日，由他监制的电影《误杀》发布了先导预告和蒙太奇海报，并定档于12月13日全国上映。11月28日，第二届海南岛国际电影节公布了金椰奖竞赛单元国际评委会全名单，陈思诚受邀担任该届电影节的评委。 2020年8月11日，电影《我和我的家乡》中由陈思诚执导的《天上掉下个UFO》故事单元发布了预告片，该片最终定于10月1日上映。2021年2月14日，根据灯塔专业版数据显示，电影《唐人街探案3》的累计票房超过25亿元，这一成绩也助力陈思诚导演的电影总票房突破100亿元，使他成为中国电影史上首位票房破百亿的导演，树立了新的行业里程碑。同年10月15日，爱奇艺青年导演创制真人秀《开拍吧电影》正式公布了嘉宾阵容，陈思诚以“影视绿灯会成员”的身份亮相节目。12月17日，由他监制的犯罪题材电影《误杀2》上映。12月21日，他与肖央联合演唱的电影《父亲的童谣》主题曲《误杀2》正式发布。 2022年5月，由陈思诚执导并编剧的奇幻合家欢电影《外太空的莫扎特》宣布定档7月15日，正式进军暑期档，并同步发布了“天降萌物”版预告及“太空萌友”版海报。同年7月，他受邀担任了2022海浪电影周的艺委会委员。2023年12月15日，由他监制的电影《三大队》正式定档。进入2024年，2月29日，由他编剧的网络电视剧《唐人街探案2》开始播出。6月，他执导的新电影《千里江山图》首次官方宣布。6月16日，他参加了活动《2024微博电影之夜》。同月，他再次担任2024海浪电影周官宣的艺委会委员。8月3日，他执导的电影《解密》登陆全国院线。8月24日，在第二届柬埔寨亚洲电影节上，他凭借影片《唐人街探案3》荣获了最佳导演奖。10月11日，“时光青春跃幕计划”正式启动并发布阵容海报，陈思诚位列其中。11月，他入选了2024电影频道“星辰大海”青年演员优选计划的评委名单。12月31日，由他监制的电影《误杀3》上映。 2025年1月29日，由陈思诚编剧并执导的电影《唐探1900》上映。截至2月8日，陈思诚导演的电影总票房超过152.27亿元，这使他成为中国影史票房最高的导演，成就了个人职业生涯的又一高峰。同年，他还受邀担任了第十五届北京国际电影节项目创投单元的终审评委会主席。4月21日，陈思诚正式宣布发起旨在扶持新人的“壹同创作——新锐编剧计划”。6月13日，由他监制的科幻悬疑剧《群星》在成都开机。7月5日，由他编剧并监制的电影《恶意》上映。7月26日，他执导的电影《唐探1900》成功入围第三届柬埔寨亚洲电影节主竞赛单元“金隆都花奖”。11月15日，在备受瞩目的第38届中国电影金鸡奖颁奖典礼上，陈思诚凭借电影《唐探1900》荣获了最佳导演奖，为其辉煌的创作生涯再添一项重量级荣誉。
2014年1月16日，陈思诚与佟丽娅于风景如画的大溪地举行了盛大的婚礼，现场邀请了上百位明星好友前来助阵，共同见证了这场备受瞩目的婚礼。同年1月25日，两人传统而典雅的中式婚礼细节在《快乐大本营》中正式向公众披露，展现了婚礼的另一面温馨与庄重。2015年10月21日，陈思诚通过媒体微信群分享了一张夫妻二人手持婴儿服装的甜蜜合影，以此正式证实了佟丽娅怀孕的喜讯，并透露家庭即将迎来一位属猴的宝宝。2016年1月30日，佟丽娅在个人微博平台发布消息，宣布自己已经顺利生产，同时配上了一张两只大手轻轻牵着一只小手的照片，画面充满温情与爱意。2021年5月20日，陈思诚在微博上公开发文，宣布与佟丽娅结束婚姻关系，他特意选在佟丽娅生日8月8日的时间点发文，写道：“2011—2020故事告一段落，你们永远是我最爱的人，换种身份守护。”佟丽娅随后也回应道：“人间值得，未来可期！”2025年8月8日，陈思诚于零点时分在微博晒出一张佟丽娅与儿子朵朵的背影合照，为其庆贺生日，并配文祝福：“新的一岁，内于外，拥有更广阔更明媚的舞台。”而在2023年7月，有媒体拍到陈思诚与女友阮巨一同观看电影的画面，两人相处时显得十分轻松自在，关系融洽。实际上，早在2022年，陈思诚与阮巨就因在街边牵手拥抱而被曝光恋情，据悉女方出生于1999年，比陈思诚年轻二十一岁。
二零一五年十二月二十三日，陈思诚以受邀嘉宾的身份出席了第三十届中国电视剧飞天奖颁奖典礼，与众多行业同仁共同见证了这一年度盛事。次年七月，湖北省遭遇特大暴雨袭击，灾情严峻，陈思诚与妻子佟丽娅共同向灾区捐赠一百万元人民币，用以支援当地民众的抗灾与重建工作，助力他们渡过难关。与此同时，他们也呼吁社会各界持续关注湖北灾情，凝聚力量，携手战胜这场严重的自然灾害。二零一八年十月十七日，他受邀参与由电影频道节目中心发起的大型公益项目“脱贫攻坚战——星光行动”，担任星光调研员，深入基层实地考察，为扶贫事业贡献影视人的力量。二零二一年，当河南省遭遇特大暴雨灾害时，陈思诚再次伸出援手，个人捐款一百万元人民币用于救灾。至二零二二年二月，其名下成立于二零一七年十二月的新沂致诚影视文化工作室企业状态变更为注销，原因为决议解散。该工作室系陈思诚个人独资企业，经营范围涵盖文艺创作与表演、组织文化艺术交流活动以及影视制作服务等多个领域。同年九月，据企查查APP信息显示，上海骋亚影视文化传媒有限公司发生工商变更，陈思诚不再担任该公司总经理职务。二零二三年十二月，他经选举成为中国夏衍电影学会第五届理事会理事，进一步参与行业学术与交流活动。二零二四年六月二日，在中国电影导演协会的换届中，陈思诚当选为协会第七届副会长，承担起更多行业服务与协调的职责。二零二五年三月，他获邀担任第十五届北京国际电影节创投单元的终审评委会主席，为青年影人的项目选拔提供专业指导。同年十一月，他再度受邀，出任第十届“青葱计划”艺术委员会委员，持续致力于扶持华语电影新生力量的成长与发展。
二零零五年，李学通教授在接受文汇出版社专访时曾这样评价：“陈思诚是我教过的最用功、也最具灵气的学生之一。”这一评价在陈思诚随后的演艺生涯中得到了充分印证。二零一零年，他在电影《春风沉醉的晚上》中成功塑造了罗海涛这一角色，其细腻而富有层次的表演不仅为他赢得了戛纳电影节最佳男主角的提名，更获得了诸多国际影评人与媒体的广泛赞誉，标志着其演技开始受到世界影坛的关注。到了二零一三年，在电影《制服》中，陈思诚的表演功力得到了更深层次的展现。他将一个外表温文尔雅、内心却扭曲残忍的杀手形象刻画得入木三分。这个角色既狂傲又变态，行凶时异常冷静乃至冷漠，但日常举止却保持着一种诡异的优雅与彬彬有礼。这几种极端矛盾的特质汇聚于一人之身，陈思诚通过精准的肢体语言和微妙的面部表情，极具说服力地演绎出了人物复杂阴暗的心理世界。尤其令人印象深刻的是，片中角色面带微笑，企图锯断昔日曾捉弄自己的女同学的双脚，动机竟仅仅是为了让她能穿上十年前的一双旧帆布鞋。这一情节通过陈思诚的演绎，将角色病态的执念与令人战栗的残忍展现得淋漓尽致，所产生的恐怖效果足以让观众感到不寒而栗。
2025年2月5日，作家张震扬通过其个人社交平台账号公开发布了一则声明，明确指出广受关注的《唐探》系列作品涉嫌抄袭其本人在中学时期所创作并发表的小说。他在文中详细阐述道：“《唐探1900》和《唐探3》这两部作品，连续且大量地使用了我十六年前、也就是中学阶段所完成的推理小说中的核心构思与情节元素。”他进一步表达了自己的无奈与愤慨：“截至目前，根据公开的票房数据，《唐探3》和《唐探1900》的累计总票房已经接近七十亿元人民币大关。然而，作为长期被侵权的原作者，我却只能眼睁睁看着他人利用我的创意获取如此巨大的商业利益，而自身权益得不到任何保障。我认为自己不能再继续沉默下去，必须采取实际行动来维护我应得的合法权益。”在声明的最后，张震扬直接向系列电影的负责人发出了质问与呼吁：“我在此郑重希望陈思诚导演兼编剧，以及所有参与该系列电影出品与制作的相关公司，能够就此事向我作出一个合情合理的解释。你们借鉴甚至抄袭一位十几年前中学生作品的行为，从法律与道德层面来看，真的恰当吗？”