陳三立生於1853年10月23日，年少博學，才識通敏，灑脫而不受世俗禮法約束。
1880年（光緒六年）隨父往河北分巡道今河南武陟縣。
1882年（光緒八年）入鄉試，因惡時文，自以散文體作答，主考陳寶琛賞識其才，破例錄爲舉人。1886年（光緒十二年）會試中式。返長沙，與王闓運等人結碧湖詩社。1889年（光緒十五年）參加殿試，中三甲四十五名進士，授吏部主事，旋棄職。侍父在湖北布政使任所，曾應張之洞邀，爲兩湖書院校閱試卷。其間應易順鼎邀，兩遊廬山南北。
1895年（光緒二十一年）甲午戰爭後，李鴻章赴日簽訂《馬關條約》，陳三立聞訊激憤異常，曾電張之洞：「籲請誅合肥以謝天下。」當時其父寶箴任湖南巡撫，推行新政，他往侍父側，襄與擘劃。在羅致人才、革新教育方面效力尤多。1898年戊戌政變時，因「招引奸邪」之罪被革職不用。後隨父返江西，居西山「青廬」。
1900年（光緒二十六年），陳三立移居南京，未幾喪父。家國之痛，陳三立更無心於仕途，於金陵青溪畔構屋十楹，號「散原精舍」。常與友人以詩、古文辭相遣，自謂「憑欄一片風雲氣，來做神州袖手人。」陳三立早年雖有「吏部詩名滿海內」之譽，但《散原精舍詩集》所收乃自此始。 此後雖不問政，爲社會興利仍極熱忱。
1903年（光緒二十九年）辦家學一所，又贊助柳詒徵創辦思益小學堂。讓出住宅作課堂，延聘外國教師，開設英語及數、理、化新課目；注重德、智、體、美全面發展；還廢除「八股文」和跪拜禮節，禁止死背課文及體罰學生，創新式學校的先例。
1905年（光緒三十一年）初，曾與李有芬創辦江西鐵路公司，並擬倡修南潯鐵路，惜因事未果。
1906年（光緒三十二年），湖南工商界追念陳寶箴父子推行新政，振興實業，奏請爲寶箴塑銅像，爲陳三立授宮職，被其斷然拒絕。同年夏，義寧州大荒，銅鼓雙坑饑民往宜豐天寶買糧，富商何大毛誣稱「匪徒搶劫」，並說「寧州遍地是匪」，挑起鬥毆，殺死雙坑饑民57人，雙坑人控訴不得上達，求助陳三立，陳主持正義，具陳上疏，終獲刑部詳察，嚴懲主犯及當地知縣，冤案大白。
1907年（光緒三十三年），袁世凱行君主立憲，委陳三立任參政議員，未肯就。
1926年（民國十五年），陳三立由杭州到上海寄寓三載。
1930年（民國十九年），陳三立倡議重修《廬山志》 ，委託吳宗慈專主。爲了使志書更爲完善一些，他還特別約請了著名學者李四光、胡先引等撰寫有關條目。另外，在具體的編修過程中，陳三立特別強調了修撰體例的問題，強調志例應尊重科學，志文因時代不同，允許文體有別，做到「舊從其舊，新從其新」。
1932年（民國二十一年）「一二八事變」中日軍侵佔上海閘北，陳三立居牯嶺，日夕不寧，於郵局訂閱航空滬報，每日閱讀。據說，當時的他曾於一晚做夢時喊出「殺日本人」之類的話語。憂國之心可見一斑。
1933年（民國二十二年），曾經的好友鄭孝胥投靠日本，輔佐溥儀建立僞滿政權，陳三立痛罵鄭「背叛中華，自圖功利」。在再版《散原精舍詩》時，忿然刪去鄭序，與之斷交。
1934年（民國二十三年），陳三立離開廬山寓居北平，目睹西山八大處遭八國聯軍破壞，連嘆「國恥」！
1937年（民國二十六年），盧溝橋事變爆發，他表示：「我決不逃難！」聞有人議論中國必敗，他怒斥：「呸！中國人豈狗彘耶？豈貼耳俯首，任人宰割？」北平、天津相繼淪陷。日軍欲招致陳三立，百般遊說，皆不應許。偵探日伺其門，陳三立怒，呼傭拿掃帚將其逐出。從此五日不食，憂憤而死，享年85歲。
1945年江西省政府1713次省務會議決定：將設在修水境內的贛西北臨時中學改爲省立散原中學，1948年遷葬杭州牌坊山。
陳三立不但是中國近代文學史上的重要人物，也是中國近代史上諸多重要事件的參與者。
湖南維新
早年襄助其父陳寶箴在湖南維新變法，提倡新學。在湖南輔佐父親推行新政，在整頓吏治、革新文化教育，羅致維新人才等方面，陳三立多所贊劃，贏得了極高的社會聲譽。與譚嗣同、徐仁鑄、陶菊存等四人一起被稱爲「維新四公子」。
同光體詩人
「同光體」是近代閩派、贛派等各種詩派的總稱。「戊戌變法」後一心致力於詩，寫出《渡湖至吳城》、《城北道上》、《園居看微雪》等多部優秀作品，是近代「同光體」詩派的領袖人物，被譽爲中國最後一位傳統詩人。
泰戈爾來訪
民國十三年（1924年）4月印度著名詩人泰戈爾來華，慕其名，由徐志摩陪同至西湖相訪，泰戈爾以印度詩壇代表的身分，贈給陳三立一部自己的詩集，並希望陳三立也同樣以中國詩壇的身分，回贈他一部詩集。陳三立接受書贈後，表示謝意，謙遜地說：「您是世界聞名的大詩人，是足以代表貴國詩壇。而我呢，不敢以中國詩人代表自居。」後兩人比肩合影，傳爲中印文化交流史上的佳話。
松林趣事
民國十八年（1929年）11月，由次子陳隆恪夫婦陪同，乘輪溯江而上，終於登上廬山，卜居於牯嶺新宅「鬆門別墅」一說「松林別墅」，賦詩傾訴：「鄉夢醒鳴鞭，始覺身如鳥」，打算「息影松林徑，洗夢澗瀑流」。年近八十的他，遍覽山南山北的風景名勝，寫下了許多寄情詠物的詩篇，名爲《匡廬山居詩》，石印成冊，以贈親友。山居期間，蔣介石曾到牯嶺避暑，很想見見他，特派專人登門聯繫。他不願與當政者交往，對來人說：「我已經是一個不聞世事的世外之人，即使我們會晤了，也沒有什麼可談的，我看還是不必來見吧。」
銅元與銀元
一天，陳三立出門回家，僱了一輛人力車代步，事先也沒有講論價錢，等到家門口付車費時，他從口袋中摸索到兩個銅子兒，便拿出來給了人家。這不合常價，車伕自然嫌少，便「齗齗以爭」。
老陳便又各衣袋裏去翻，結果找出一枚銀元，加付給了車伕。可車伕還是「喧呶不已」。這下老陳生氣了，說：「給銅元你爭，給你銀元還是爭，怎麼這樣討厭！」說罷便昂然走進家門，不再搭理人家。這時聽見他們爭吵聲的家人趕快出來，問車伕怎麼回事。車伕說：「開始你家主人給我區區兩個銅子兒，怎能償我的勞力？後又付給一塊銀元，可我那能找得開？所以和他理論。」家人明白，主人是根本不知道大致的車腳之價，加付一銀元也不要人家找的；而這個車伕又是憨厚耿直之人，以爲收一塊銀元太多了，也是常例所未有的事情，所以爲找不開錢同樣着急。家人於是問車伕：「你想要多少錢？」車伕回答：「至少四毛錢。」家人便如數付了，取回了那塊大銀幣。車伕離去，一家人相與大笑，惟獨老陳不知笑的什麼，自己「執卷咿唔」，埋頭讀起書來。
仗義執言
有個同樣以清朝遺老自居的李瑞清（字梅庵，或以「梅翁」稱之），他在患瘡疾僵臥不能行動的困境下，仍是連民國政府的間接資助也堅卻不受，只靠賣字鬻畫的收入維持殘生。因爲他一貫持節自好，故有「清道人」之稱。當時在他所居的上海，以「遺老」自命的人還有不少，但他們中有些是口是心非的主兒，標榜「持節不染」，而「臨財則又往往變易面目」，竟還以「不拘小節」自解。此輩對李瑞清的做法頗爲嫉恨，意思當然是：你老兒真真這麼清高，豈不反襯得吾儕鄙污失節？於是乎，就想法變招地報復於他。正好當時李瑞清的寡嫂想攘奪其出賣字畫之資而未能如願，便對小叔子污言穢語。這下想報復梅翁的遺老們更有了造謠的素材，乃廣爲宣傳，並相互慶幸地說：「這下可以叫這個『清道人』無地自容矣！」可以想見，他們大肆傳揚的，無非是梅翁因對寡嫂有非分之圖而被斥罵之類帶緋聞色彩的東西。
在中傷梅翁這件事情上，有一個人（所據材料中隱其名）顯得尤其卑劣，惹得陳三立大爲不忿，說：「若輩心術如此，尚可自鳴高潔耶？若不斂跡，我必當大庭廣衆，痛揭其勾心鬥角之詭術！」機會果然來了。這天，「遺老」一班人聚合宴會，陳三立當着衆人的面突然對那人大聲呵斥：「我要代清道人打你的耳光！」有個叫沈曾植（字子培）的同道也起而助威。這下使得參與傳謠誣人者驚羞交加，相與逃席而去。經此一場，無聊之輩們不得不有所「斂跡」，謠諑平息下來，陳三立算是幫了「清道人」的一個大忙。