1977年3月9日，陈数出生于湖北省黄石市的艺术世家，自幼学习舞蹈， [113]小时候的陈数跟着父母辗转在各个剧场。
11岁时，陈数只身来到北京，进入北京舞蹈学院附属中等舞蹈学校学习舞蹈，包括芭蕾舞、中国古典舞、中国民间舞。
1992年，陈数毕业后进入东方歌舞团任舞蹈演员，这一跳就是7年。直到1998年出演了音乐剧《音乐之声》，激发了陈数从小埋藏的另外一种舞台梦，于是她决定要考中央戏剧学院学表演 。1998年，她成功考入了中央戏剧学院表演系最后一届干部专修班。
2001年，中戏毕业的陈数进入中国国家话剧院担任演员。
2001年，陈数参演的首部电视剧《旅人的故事》播出，在剧中饰演上海女孩“朱美”。
之后，陈数在《声震长空》《铿锵玫瑰》《空镜子》《古城谍影》等剧中，诠释了众多性格各异的人物 。
在刑侦剧《铿锵玫瑰》中，陈数在剧中饰演刚从警官学校毕业的女刑警“章子惠”。该剧在央视黄金强档播出后收视火爆，陈数也被观众称为“时尚女警察的代言人”。
2005年10月24日，与柳云龙、王宝强、高明联袂出演的谍战剧《暗算》开播 ，陈数在剧中饰演美貌与智慧并重的天才数学家“黄依依”，并凭借这一角色获得了改革开放三十年来“十大经典电视剧人物奖”，她的演技也被更多人看到 ，得到了观众的一致喜爱。
2007年1月25日，与黄晓明、孙俪、黄海波共同主演的民国情仇剧《新上海滩》播出，陈数饰演风情万种、善良多情却又孤独彷徨的交际花“方艳芸”。
同年，与李强、韩青、宁晓志联合主演的悬疑剧《食人鱼事件》播出，陈数在剧中饰演肩负重任的侦察科长“沈鸥” ；同时，凭借在电视剧《暗算》和《新上海滩》中以纯属的演技获得观众认可的陈数在“2007福布斯中国名人颁奖典礼”上获得了“最具潜力名人奖” 。
2008年4月13日，与吴秀波、浦蒲、孙淳一同主演的都市情感剧《相思树》首播，陈数出演因不安于现状而出轨的电台女主播“尚洁” ；5月，领衔主演的话剧《日出》在国家大剧院首演，陈数饰演追求奢华的物质生活，却又在精神上厌恶这种生活的交际花“陈白露” ，当时为了这部话剧，陈数推掉了60多部电视剧和若干商业活动；12月22日，陈数在bq2008红人榜颁奖典礼上凭借此剧获得了年度艺术红人奖，在戏剧舞台上的演出再次受到肯定 。
2009年，与黄觉、王学兵领衔主演的张爱玲名作《倾城之恋》播出， 该剧继风靡内地和台湾后，在香港亚视黄金档播出后更成功地吸引了香港观众的眼球，掀起海外热播风潮。
陈数在剧中饰演白流苏，凭借剧中惊艳的旗袍造型俘获了众多观众，“张爱玲迷”纷纷表示“白流苏”穿出了最美的旗袍。
并凭借这一角色获得了第4届华鼎奖中国爱情题材类最佳女演员奖 、第四届韩国首尔电视节最佳女演员奖提名 ，陈数当时为了接拍《倾城之恋》还放弃了国家话剧院的工作 ；9月16日，历史电影《建国大业》首映，陈数在片中客串群众演员； 12月，领衔主演的话剧《简·爱》上演，陈数的精彩表演使她不断受到圈中好友及导演的赞誉。
2010年4月16日，陈数与巍子、杨志刚联袂出演的传奇剧《铁梨花》开播，她在剧中饰演聪明大气的传奇女子“铁梨花” ，并凭借该角色获得了第17届上海电视节白玉兰奖电视类最佳女演员奖 、第26届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧女演员奖以及第6届华鼎奖电视剧最佳女主角奖。 而“铁梨花”也成为了荧屏上的经典角色。11月1日，与黄海波、杨志刚、巍子共同主演的抗战剧《将·军》播出，陈数饰演有情有意的粤调名伶“沈红玉” 。
2011年2月2日，陈数登上2011年央视兔年春晚，与黄宏、孙涛、张凯丽合作表演了小品《“聪明”丈夫》，该节目获得了我最喜爱的春节联欢晚会节目评选活动小品类二等奖 ；8月，陈数参加中国电视艺术家协会演员工作委员会成立仪式，并被授予副会长头衔。
2012年2月23日，搭档黄磊主演的都市情感剧《夫妻那些事》在湖南卫视播出，陈数在剧中饰演外表坚强但内心柔软的建筑设计师“林君” ；3月8日，与舒淇、余文乐、奚美娟联合出演的爱情悬疑电影《情谜》上映，陈数在片中饰演年轻性感的舞台剧演员“Amy” ；3月10日，与陈宝国领衔主演的抗战剧《正者无敌》首播，陈数在剧中饰演川军师长冯天魁美貌智慧、风情万种的的二姨太“沈虹” ，由此获得了第19届上海电视节白玉兰奖连续剧类最佳女演员提名 ；6月，陈数出任第18届上海电视节白玉兰奖评委 。
2013年1月1日，与林永健领衔主演的都市情感喜剧《天真遇到现实》首播，陈数在剧中饰演乐观、天真的单身妈妈“杨天真” ；1月14日，在新浪2012微博之夜庆典中，陈数获得了微博年度风雅人物奖 ；3月31日，陈数获得了2012中国电视剧年度明星盛典“年度十佳女演员奖” ；11月25日，参演的环保公益短片《地球来信了》上映 。
2014年1月1日，与孙红雷、巍子共同主演的年代传奇剧《一代枭雄》开播，陈数饰演气质如兰的留洋归国女教师“程立雪” ；4月4日，搭档黄磊主演的都市情感剧《我爱男闺蜜》首播，陈数在剧中扮演独立坚强的都市职业女性“叶姗” ；9月30日，与王雷、张小磊、张鲁一联袂出演的都市情感剧《谈判冤家》播出，陈数饰演把工作放在首位的职场女强人“乔楚” ；12月16日，与孙淳、翟天临、种丹妮联合主演的情感剧《剧场》播出，陈数在剧中饰演性格倔强、纯粹的话剧明星“郁珠” ；12月17日，陈数在“国剧盛典”上获得了“年度人物”奖。