2002年,大三时出演电影处女作《法官妈妈》并获得百花奖最佳男主角提名、华表奖最佳新人提名,获得了北京大学生电影节最佳新人奖。电影《法官妈妈》获得第九届中宣部五个一工程奖,第09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,第25届大众电影百花奖最佳故事片奖,并获三奖最佳男主角提名。同年首次与导演康洪雷合作,拍摄电视剧《民工》饰演鞠双元,在中国儿童艺术剧院出演话剧《走近莎士比亚》。2003年,陈思诚从中央戏剧学院毕业
2014年1月16日,陈思诚、佟丽娅两人于大溪地举办婚礼。
2005年,李学通教授在接受文汇出版社采访时说,“陈思诚是最用功、最有灵气的学生之一”。