2014年,陈晓特别出演徐克导演的电影《智取威虎山》,饰演呆萌英勇的警卫员高波,该片于2014年12月24日上映;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 ;代言肯德基甜饮系列;担任韩国思妍丽“膜天下U·MASK”新概念品牌的中国区代言人;与杨颖、倪妮、朱亚文共同主演陈国辉导演的都市喜剧电影《新娘大作战》;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,这是陈晓首次触电悬疑片。
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青春偶像连续剧《云巅之上》,饰演唐斐。与杨颖、倪妮领衔主演的都市喜剧电影《新娘大作战》8月20日全国各大院线同步上映,陈晓饰演第一男主角凯文。同年,陈晓参演由高晓松担纲编剧,李锦文监制,张琦导演的正能量青春校园电影《睡在我上铺的兄弟》,饰演男一号林向宇,这也是陈晓首次出演校园电影。