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2009年，陈晓从中央戏剧学院毕业，签约华谊兄弟。同年参演韩刚执导的电视剧《孔子》；参演徐克导演刘德华、梁家辉主演的电影《狄仁杰之通天帝国》，饰演国师陆离。虽然戏份少，但陈晓表示，这段经历让他体会到影视制作中的专业精神，自己受益匪浅。
2010年，陈晓出演李慧珠导演任泉出品于正制作的电视《国色天香》，演绎重情重义的仆人贺坤；出演革命励志片《东山学堂》，饰演留洋归来的儒雅大方的教师萧洋；参演于正工作室出品的贺岁电视剧《欢喜婆婆俏媳妇》，饰演“少帅”郭啸天。
2011年，陈晓签约于正工作室；同年参演电视《王的女人》，饰演罗丰，这是陈晓签约于正工作室的首部作品。
2012年，陈晓在电视《宫锁珠帘》中出演十九阿哥爱新觉罗·允禧；参演《赏金猎人》，饰演纨绔子弟白少群。在丁黑导演的《大秦帝国》中出演有情有义、血泪悲壮的芈琰。同年，新版《笑傲江湖》开拍，陈晓饰演亦正亦邪的林平之。荣获中国校园文艺榜中榜年度“最受青少年喜爱的影视偶像”奖。
2013年，电视剧《陆贞传奇》在湖南卫视播出，陈晓第一次挑大梁出演男一号高湛，睿智、隐忍、痴情、十全十美的太子，夺得安徽卫视国剧盛典“极具青春号召力演员”奖，以及2013亚洲偶像盛典最具潜力男演员奖。主演的电影《宫锁沉香》七夕情人节上映，陈晓饰演男一号爱新觉罗·胤祥，与周冬雨饰演一对恋人。同年，陈晓与杨颖、杜淳等主演电视剧《大汉情缘之云中歌》，饰演刘病已；友情客串古装职场喜剧电视剧《龙门镖局》，在第10、11集中饰演看似冷面无情、实则蠢萌可爱的东厂杀手苗星仁。主演古装剧《神雕侠侣》，出演男一号杨过，该剧于2014年播出，陈晓饰演的杨过获得大量原著粉丝的认可和喜爱；主演奇幻题材微电影《圣王》并献唱同名主题曲。
2014年，陈晓特别出演徐克导演的电影《智取威虎山》，凭借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；与周冬雨联袂主演海润影视出品的时装剧《遇见爱情的利先生》，饰演男一号利耀南，该剧为陈晓首次试水时装剧；主演古装武侠剧《五鼠闹东京》，饰演“锦毛鼠”白玉堂。12月，陈晓参演由韩国导演朴裕焕执导的中韩合拍温情悬疑电影《神秘家族》，饰演弟弟，首次触电悬疑片。
2015年4月12日，陈晓加盟并担任中央电视台电影频道cctv-6首档青春益智真人秀《校花与学神》的导师。4月，陈晓主演内地首部以娱乐圈为主要背景的偶像剧《云巅之上》，饰演唐斐。8月20日，联袂杨颖、倪妮主演的都市喜剧电影《新娘大作战》上映，饰演男主角凯文。2015年12月底，与陈意涵合作主演的《火柴小姐和美味先生》开机，并于2016年3月杀青。
2016年1月15日，《睡在我上铺的兄弟">睡在我上铺的兄弟》网剧作为同名电影的前传在乐视网上线，而青春校园电影《睡在我上铺的兄弟">睡在我上铺的兄弟》则于4月1日全国上映，陈晓出演男一号林向宇。5月底，和颖儿联袂主演都市爱情喜剧《舒克的桃花运》，饰演售楼男舒克。
2017年1月4日，陈晓主演的《遇见爱情的利先生》在浙江卫视首播，饰演男主角利耀南；3月30日，陈晓主演的《云巅之上2》开播。8月30日，搭档孙俪主演的年代传奇剧《那年花开月正圆》在东方卫视、江苏卫视黄金档播出，该剧夺得飞天奖历史题材优秀电视剧，陈晓凭借二少爷沈星移一角摘得电视剧品质盛典“年度观众喜爱品质剧星”和“2017年度受网络关注男演员”奖。12月，陈晓主演电视剧《红蔷薇》在江苏卫视播出，饰演多面间谍肖君浩。
2018年1月7日，陈晓作为国宝——宋人摹顾恺之《洛神赋图》的守护人亮相CCTV-3文博探索节目《国家宝藏》，化身“画圣”顾恺之演绎这幅千古名画的创作过程。2月15日，登上2018年中央电视台春节联欢晚会舞台，与佟丽娅、凤凰传奇、容祖儿等表演开场歌舞《万紫千红中国年》。3月25日，在央视一套人文艺术类节目《信·中国》中担当信使，念读了“两弹一星”元勋朱光亚的信件。4月，主演由毛卫宁执导的公路悬疑爱情剧《一场遇见爱情的旅行》，饰演新晋缉毒警员金小天。
2019年，与靳东、闫妮、黄志忠等主演由沈严、刘海波联袂执导的电视剧《人民的财产》。2月11日，主演的古装励志权谋剧《独孤皇后》在爱奇艺、腾讯视频、优酷视频播出，在剧中陈晓饰演骁勇善战的杨坚，立下赫赫战功，在乱世之中登上皇位。4月19日，与杜鹃合作主演的爱情片《如影随心》上映，在片中饰演不受重视的乐团小提琴手陆松。4月28日，凭借电影《如影随心》获得第26届北京大学生电影节最受欢迎男演员奖。7月，国家广电总局电视剧司发布庆祝新中国成立70周年推荐播出参考剧目名单，陈晓主演的两部剧《陆战之王》与《了不起的儿科医生》皆入围其中。8月26日，《陆战之王》作为国家广电总局重点推荐的15部剧目之一在浙江卫视、东方卫视黄金档播出，陈晓饰演的新兵张能量个性张扬而勇敢顽强，在和老兵的一次次观念碰撞中，不断经受磨砺、收获成长，最终成为一名合格的新时代坦克兵。10月15日，陈晓领衔主演的都市轻喜剧《好好说话》官宣了十二位人物海报，同时释出了首款概念海报。
爱好
陈晓从小学习绘画，最擅长速写。从四年级开始学习篮球，小学、初中、高中、大学均为学校的校篮球队员，擅长跳高、跳远，获国家二级运动员称号。陈晓从中央戏剧学院读大三时起，在家乡合肥担任艺术学校的表演班代课教师，帮助艺术考生补习表演。
感情
2015年8月27日，陈晓与陈妍希公布恋情。
2016年7月5日，陈晓与陈妍希在安徽合肥领证登记结婚；7月19日，两人在北京举办婚礼；12月20日，陈晓的妻子陈妍希产下儿子，取名陈睦辰。
2012年8月，陈晓参加由中国社会福利基金会、春苗营养厨房公益基金和免费午餐基金联合承办的“盛满爱·建好厨房吃好饭”慈善晚宴，陈晓助拍了斯蒂芬马布里的球衣和球鞋，共募得善款125.1万元，善款被用于为宁夏、湖北、河南等省区数十个农村寄宿制学校建设春苗营养厨房，并为这些学前班儿童提供一年免费餐费。
2013年11月，陈晓成为由中华环境保护基金会发起的公益活动“萤火行动”的爱心大使，在微博上发起了“萤火行动益起来”的话题，以“心中有爱，爱中有光”为主题宣传，呼吁粉丝和社会为在山区没有电的孩子们送去光明、带去希望。
2016年10月，陈晓以公益大使的身份参与“尚·StyleStarDesign”项目的公益行动，并为杂志《时尚先生Esquire》拍摄公益特刊的封面，还拍摄了公益微电影《一个拥抱，爱让我们不孤单》，号召全社会关爱和帮助艾滋病儿童，用大家共同的力量给予儿童更多关爱。
2017年10月，作为“2017粉红丝带运动”代言人登上《时尚健康》封面，为“粉红丝带”公益项目发声。12月，陈晓加入中国文艺志愿者协会，成为第二批个人会员。
2018年5月，陈晓跟随中国文联文艺志愿服务团去往绵阳，参与纪念“5.12”地震十周年公益慰问活动，为当地大学生上表演培训课并参与了慰问演出。9月，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》正式发布，陈晓位列第24名；同月，作为明星志愿者参与“韩红爱心·百人援陕”大型医疗援助公益行动。10月，出席中国文艺志愿者协会第二次全国代表大会。
2019年3月，陈晓作为青年志愿者参加中央电视台学雷锋志愿服务主题宣传特别节目《文明之光志愿中国》，表演朗诵《我就是雷锋》和歌曲《我们都是雷锋》。8月，奔赴四川参与“韩红爱心·百人援川”大型医疗援助公益行动。9月，跟随文联文艺志愿服务团走进三峡大坝所在地——湖北宜昌进行为期三天的慰问演出。
影视类
综合类
作品荣誉
陈晓自2009年从中央戏剧学院毕业之后，所参演的作品，除了2013年的《笑傲江湖》、《陆贞传奇》、《云中歌》和《宫锁沉香》之外，大多是配角。所以，在很多人看来一夜成名的陈晓，也经历了从跑龙套一步步地成为主角的过程；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”。他不是微博控，不会卖萌卖腐，也很少晒自己的自拍照；陈晓年纪轻轻气场就很足，演技能够经受住大银幕的考验，可以说是偶像中的演技派。
在《那年花开月正圆》中，他突破往日局限，用有些叛逆乖张的表演方式突破重围，成为此剧一大亮点。与以往出演的角色相比，陈晓的这个“沈星移”少了表面功夫，少了套路设定，除了对于角色心理的准确把握，更为角色添加了演员的个人魅力，展现出陈晓作为演员的无限可能。