陈小艺于1968年出生在四川乐山的一个艺术氛围浓厚的家庭，她的父母都是川剧演员，因此她自幼便受到传统戏曲艺术的熏陶，并开始系统地学习川剧表演。她的启蒙教育在青神学道街小学完成，这段早期的学习经历为她奠定了坚实的艺术基础。在家庭环境的持续影响下，陈小艺后来顺利进入了四川乐山话剧团，开始了她的话剧舞台实践。1980年，正值新中国成立后中国影坛探索新类型的重要时期，第一部国产电影动作片《神秘的大佛》正式启动拍摄，陈小艺有幸参与其中，并饰演了“小芸”这一角色，这是她演艺生涯中一次宝贵的银幕初体验。此后，她在乐山话剧团演出话剧《少年郭沫若》时，其生动自然的表演才华被当时在团内实习的中央戏剧学院学生李六乙敏锐地发现。李六乙对陈小艺的潜力十分赏识，随后便主动为她寄去了中央戏剧学院的招生简章，这份看似普通的材料却成为了陈小艺人生轨迹的关键转折点。经过认真准备，陈小艺于1987年成功考入中央戏剧学院表演系，接受了更为专业和系统的戏剧教育。仅仅一年后，也就是1988年，她便代表中央戏剧学院参加了国际戏剧院校戏剧节，并在该节上凭借在剧目《挂画》中的精湛演绎，荣获了备受瞩目的独角戏特别大奖，由此在国际舞台上崭露头角。
一九九一年，当时仍在大学四年级就读的陈小艺所参演的电视剧《外来妹》于中央电视台正式播出。剧中，陈小艺所饰演的赵小云从一个平凡的打工妹逐步成长为企业负责人，实现了个人命运的重大跨越。这一角色被视为中国电视荧屏上首个深入人心的“打工妹”形象，陈小艺也凭借其精湛演绎，与徐帆、蒋雯丽、李琳一同被观众并称为“中国荧屏四大青衣”，个人知名度因此显著提升。此后，她顺利进入北京人民艺术剧院，开启了话剧舞台的演艺生涯。同年，陈小艺凭借在该剧中的出色表现，荣获第十一届中国电视剧飞天奖最佳女主角奖提名。次年，即一九九二年，陈小艺参演的电影《离婚》公映，她在片中饰演房东家的儿媳妇马少奶奶。这一角色性格温婉贤淑，在丈夫离家后，与剧中人物老李之间逐渐产生了微妙的情感火花。一九九三年，陈小艺因在此片中的细腻表演，成功夺得第十六届大众电影百花奖最佳女配角奖，并同时荣获全国首届十大影视明星银奖。同年，她还出演了电视剧《海马歌舞厅》，在剧中扮演歌舞厅女经理田春一角。一九九七年，陈小艺在电视剧《老房子》中饰演了刘玉洁这一角色。二零零三年，电视剧《军歌嘹亮》在中央电视台播出，陈小艺担纲女主角秋英，与饰演男主角高大山的孙红雷携手合作。凭借此剧，她再次获得第二十二届中国电视金鹰奖优秀女演员奖提名。二零零四年，由陈小艺、后天来、茹萍等共同主演的电视剧《苦菜花》播出，陈小艺在剧中成功塑造了一位典型的“母亲”形象。同年八月，她与范伟联袂主演的电影《看车人的七月》上映，此后陈小艺凭借该片中的表演，获得第二十三届中国电影金鸡奖最佳女配角奖提名。此外，在作品《外来妹》的宣传海报发布期间，以及《看车人的七月》的观众见面会上，陈小艺（左二）均积极参与，与观众进行了亲切交流。
二零零五年九月，一部聚焦再婚话题的电视剧《半路夫妻》正式与观众见面，该剧由陈小艺参与演出，这也是她与孙红雷继《军歌嘹亮》成功合作之后，再度于荧幕上携手演绎夫妻故事。凭借在此剧中的出色表现，陈小艺随后赢得了第二届电视剧风云盛典最佳女演员奖，并在第二届“中国剧，中国造”主题晚会上荣获最佳女演员奖项。同年十一月八日，她参演的电影作品《神秘的大佛》于中央电视台电影频道播出。时间来到二零零七年，陈小艺又因主演电视剧《半路夫妻》而获得业界的广泛认可，成功入围第十三届上海电视节白玉兰奖最佳女演员提名，并同时获得第二十六届中国电视剧飞天奖的提名。同样是在二零零七年，由著名导演陈国星执导的电视剧《大工匠》登陆荧屏，陈小艺在剧中塑造了肖玉芳这一角色，其人物情感脉络涉及与孙红雷所饰演的师傅杨本堂之间产生的深刻情愫。此次合作标志着陈小艺与孙红雷的第三次艺术碰撞，也是她演艺生涯中首次尝试工人题材的电视剧；为了深入理解角色、精准呈现人物状态，陈小艺在接拍该剧后特意深入工厂体验生活，与一线工人进行广泛交流，从中汲取创作养分。到了二零零九年，陈小艺凭借在《大工匠》中的精湛演技，再度获得第二十七届中国电视剧飞天奖优秀女演员奖提名；更因累计三次获得飞天奖提名，她被授予了飞天奖当时新增设的“杰出贡献奖”这一殊荣。同年，她还收获了“德艺双馨”终生成就奖的荣誉，并在第十届四川电影节上被评为最受欢迎女演员。在作品《大工匠》中，陈小艺生动诠释了肖玉芳（左），与孙红雷饰演的杨本堂（右）共同构成了剧中的核心人物关系。二零一零年三月，陈小艺参演的一部年代大戏《北方有佳人》播出，她在剧中大胆突破以往戏路，扮演了一位名为洪喜娘、性格上刀子嘴豆腐心的旧时代女性；这个极具反差与深度的角色成为了整部剧集的一大亮点，也让广大观众看到了陈小艺表演维度中截然不同的另一面。此后，她凭借对这一角色的成功塑造，获得了第十六届上海电视节白玉兰奖最佳女主角奖提名。二零一二年，陈小艺因其在话剧舞台上的卓越贡献，荣获第七届中国话剧金狮奖。同年四月，由她担纲主演的电视剧《青春四十》播出，她在剧中饰演了一位专业干练的律师杜晓玲。二零一三年五月，改编自知名作品的剧版《唐山大地震》播出，该剧由陈小艺、张国立、张涵予联袂主演，陈小艺在剧中饰演了核心人物“李元妮”。二零一四年五月，由国际知名导演张艺谋执导、陈小艺参与演出的电影《归来》与观众见面；在影片拍摄期间，陈小艺与导演团队配合极为默契，坚持每日提早到达片场，积极与导演及造型师就角色细节进行充分沟通，其敬业精神被剧组同仁誉为“片场劳模”。同年十月，由陈小艺领衔主演的电视剧《我和我的他们》播出，她在剧中的形象发生了颠覆性转变：身穿亮片超短裙、脚踩“恨天高”、大胆秀出腿部线条，并配以烟熏艳妆与鲜艳口红，彻底颠覆了以往留给观众的“贤惠妈妈”、“苦情母亲”或“孝顺儿媳”等正面传统形象。十月二十六日，陈小艺参演的大型电视连续剧《天使的微笑》播出，她在剧中饰演了护士长苗艺珍一角；这是陈小艺从事表演事业二十余年、塑造众多经典角色之后，首次尝试演绎白衣天使的职业形象，苗艺珍这个角色也成功助力她达到了演艺道路上的又一个艺术高峰。在作品《天使的微笑》中，她所饰演的苗艺珍给观众留下了深刻印象。二零一五年四月，北京人民艺术剧院的经典话剧《贵妇还乡》再度于首都剧场隆重上演，陈小艺担任该话剧的女主角，这也是她首次在舞台上挑战一个亦正亦邪、性格复杂的角色。同年十一月，由陈小艺主演的现实主义风格话剧《莲花》在首都剧场开演，她在剧中饰演了一位勇于突破自我、决心打碎浮华生活的悲情女性“莲花”，此次演出是她时隔多年之后重返话剧舞台的力作。二零一六年五月，由陈小艺与海清共同参演的电视剧《女不强大天不容》正式播出。
在2016年1月，一部由陈小艺担纲主演的电视剧《亲娘木兰》正式投入拍摄，她在剧中生动诠释了一位来自山东农村、名叫于木兰的年轻姑娘形象。随后在2018年5月，作为中央戏剧学院87级“戏骨班”的代表成员之一，陈小艺参与了东方卫视推出的体验型励志综艺节目《青春同学会》的录制工作。同年10月，由陈小艺与张国强联袂主演的电视剧《西京故事》与观众见面，两人在剧中细腻刻画了一对为了支撑子女的“求学大业”而不辞辛劳、从农村奔赴大城市努力奋斗的普通夫妻，其真挚表演引发了许多观众的共鸣。紧接着在12月，陈小艺主演的另一部电视剧《姥姥的饺子馆》播出，她所扮演的女主角姜桂芳是一位坚韧而充满智慧的母亲，该剧主要讲述了姜桂芳为了维持一家老小的生计，带领子女们凭借传统手艺开办饺子馆，从而在平凡生活中努力追寻幸福与温暖的感人故事。在《姥姥的饺子馆》的剧照中，陈小艺饰演的姜桂芳位于第一排中间位置，其造型与神态极具人物特色。时间来到2020年11月，陈小艺主演的都市题材剧集《装台》正式播出，这部剧集深入描绘了装台行业人群的悲欢离合与酸甜苦辣，同时也侧面展现了古城西安在改革开放时代大潮中所经历的发展变迁。2021年1月，作为国内首部贺岁轻喜剧的《假日暖洋洋》与观众见面，陈小艺在剧中成功塑造了母亲董燕萍这一角色，为作品增添了温馨而幽默的色彩。进入2022年10月，陈小艺参演的电视剧《我们这十年之未来已来》播出，她在剧中饰演了移动科研院副院长林璐，展现了一位科技领域职场女性的专业与魄力。2024年1月11日，她参演的新剧《如果奔跑是我的人生》如期播出；随后在10月3日，另一部有其参与的电视剧《花开如梦》也与观众见面；同年12月1日，电视剧《好运家》播出；紧接着在12月29日，其参演的电视剧《蔷薇风暴》亦顺利播出，持续为观众带来多样的荧屏形象。
一九九七年，演员陈小艺在参与影视拍摄期间结识了当时尚属青年才俊的导演刘惠宁，两人因共同的工作而产生情感，随后关系迅速升温，并最终决定携手共度人生，步入了婚姻的殿堂。在结婚之后，陈小艺与刘惠宁迎来了他们的爱情结晶，诞下了儿子刘恒甫。这个孩子在家中还有一个亲切的乳名，家人常唤他为“铁蛋”，其中寄托了父母对他健康茁壮成长的美好祝愿。
二零零六年八月二十四日，知名演员陈小艺女士正式受邀担任妇女儿童基金会的“蓝天爱心计划”公益形象大使，积极投身于关爱妇女与儿童的各项慈善活动中。在担任代言人期间，她多次参与公益宣传，其作为公益形象代言人的活动图片也被广泛传播，有效提升了公众对相关公益事业的关注度。二零零八年五月十二日下午十四时二十八分，四川省汶川县发生震惊全国的强烈地震，震级最初测定为七点八级（后修正为八点零级）。灾情发生后，陈小艺心系灾区，立即通过所属经纪公司与多家赈灾机构取得联系，并迅速同北京电视台协商，决定通过慈善晚会的形式进行捐赠。在此次赈灾行动中，陈小艺个人慷慨解囊，捐出了十万元人民币善款，用于支援灾区的紧急救援与后续重建工作。二零一三年，当四川雅安地区再次遭受严重地震灾害的消息传来时，陈小艺亦第一时间表达了对灾区人民的深切关怀，并公开鼓励受灾同胞坚定信心，共同努力重建美好家园。次年，即二零一四年，陈小艺又受邀出席了在上海国际赛车场隆重举办的二零一四壹基金慈善明星赛，通过参与这一高影响力的体育公益赛事，继续为慈善事业贡献自己的力量，展现了其一以贯之的社会责任感与公益热忱。
陈小艺在回顾自己的演艺生涯时，常常会产生这样一种感受：无论她饰演哪一类角色，最终呈现出来的似乎总是一个特别正面、心地善良的人物形象。这些角色或许在故事发展过程中会暴露出一些无伤大雅的小缺点或小毛病，但其本质与归宿始终是温暖而正直的，总归是一个好人。这种长期的角色类型趋同，促使她不禁向自己发出了疑问：为什么至今都没有导演或剧组邀请她去尝试扮演一些彻底的反面人物，例如心思缜密、身份复杂的特务，或是身世坎坷、游走于社会边缘的妓女呢？她渴望突破这种固有的“好人”框架，在更具反差与深度的角色中探索表演的更多可能性。
陈小艺与徐帆、蒋雯丽、李琳一同被观众誉为国内荧屏的四大青衣，自凭借《外来妹》一举成名之后，她的演艺道路便一直颇为顺畅。无论是在《军歌嘹亮》《母亲》《大姐》中，还是在《苦菜花》里，陈小艺都以细腻深入的表演，淋漓尽致地展现了女性人生中各种复杂的情感体验与命运起伏，品味着角色的酸甜苦辣。而她所参与的这些荧幕故事，也如同一面生动的镜子，真切地记录了中国自改革开放以来社会风貌与人们生活的深刻变迁。在漫长的演艺生涯中，陈小艺曾主演过多部脍炙人口的经典电视剧，例如《外来妹》《母亲》《苦菜花》《北方有佳人》《我的父亲母亲》《半路夫妻》等。由于她成功塑造了许多温婉坚韧、无私奉献的贤妻良母形象，这些角色深入人心，使得陈小艺在广大观众心中赢得了“母亲专业户”这一亲切而充满敬意的称号。