2007年,陈学冬开始做兼职模特。2011年,他赴韩国的CUBE Entertainment娱乐公司接受培训并参加演出。2013年,陈学冬在郭敬明执导的《小时代》系列电影中饰演崇光一角而走红。
2014年7月17日,陈学冬出演的电影《小时代3》在中国公映;10月,在湖南卫视综艺节目真人秀《一年级》中担任实习班主任。11月28日,陈学冬参演的爱情喜剧《坏姐姐之拆婚联盟》在中国大陆上映。2015年3月5日,陈学冬参与真人动画电影《帕丁顿熊》的配音。5月8日,为网易《小时代》(官方游戏)演唱主题曲《我们都一样》同年参演电视剧《解密》。
2012年12月,《小时代》片方公布作家崇光一角由陈学冬饰演。
2013年,他出演的《小时代》和《小时代·青木时代》相继上映。