19岁的陈燃来到北京后，结识了同样学习表演的女孩儿丫丫，被丫丫接到家中当成妹妹一样照顾。通过自己的努力，陈燃顺利完成复试，如愿考入北京电影学院表演系，成为了黄渤的同班同学。

2003年，陈燃正式进入北京电影学院学习。样貌出众的她经常被瑞丽杂志邀去拍摄服装大片。凭借突出的个人魅力，陈燃被香港导演发掘，邀其赴港拍电视剧《火头智多星》，与张卫健、罗嘉良及吴镇宇合作，随后签约香港经纪公司，赴香港发展。

2010年9月，陈燃应邀为知名奢侈品牌Chloe设计限定版牛仔裤，成为2010年度唯一一位与该品牌合作的中国艺人，并于同年10月4日接到Chole邀请赴法国巴黎参加春夏专场秀，被各大国际一线品牌邀请出席时装秀及相关品牌活动。

2010年，参演电影《孔子》，在片中饰演孔子之女“孔饶”，该片也作为2010年福冈电影节的闭幕影片。客串电影《男得有爱》，扮演一位金领美人，与男主角袁成杰上演了一场有趣的相亲戏；参演电影《海洋天堂》，在片中扮演一位女教师；同年11月，参与拍摄电影《天马行凶》，在片中饰演一位自杀未遂最后被任达华杀害的女生。

2012年，参演陈凯歌导演作品《搜索》，扮演唐晓华。

2013年，参演青春歌舞大戏《爱在春天》，扮演洪莲西。

2014年参演电影《香气》，片中陈燃饰演都市“青梅女”朱俐一角。同年，参演陈凯歌作品《道士下山》，扮演四姨太婉贞。

2016年，参演现代都市剧《放弃我抓紧我》。