2010年,参演首部电视剧《没关系,爸爸的女儿》,饰演郑真久的女儿郑世妍。
2011年2月,与千正明、韩智慧联袂主演历史剧《伙伴》;8月与韩高恩、吴世贞共同出演电视剧《Bilitis俱乐部的女儿们》;同年凭借《我的女儿是花儿》获得2011年SBS演技大赏女新人奖。
2012年,主演KBS电视台出品的水木剧《新娘面具》,凭借剧中饰演的变脸术士吴牡丹一角获得2012年KBS演技大赏女新人奖;同年主演SBS周末剧《五根手指》,饰演天才感性的钢琴演奏者洪多美,凭借洪多美一角受到观众关注 ,但因同时接拍两部电视剧引发争议。同年,成为韩国中央大学学生。
2013年8月31日-2013年12月1日,陈世妍出演了话剧《Closer》,饰演爱丽丝一角。