陳寅恪出生於長沙，其父陳三立為著名文學家，祖父陳寶箴曾任湖南巡撫；陳寅恪早年在家塾啟蒙，1900年全家遷居南京。1904年，陳寅恪赴日本留學，入東京弘文學院，次年回國，入上海復旦公學學習。1910年，陳寅恪考取公費留學，入德國柏林大學、瑞士蘇黎世大學、法國巴黎政治學院等校，主修語言學及文學。
陳寅恪於1914年回國，在護國戰爭期間擔任蔡鍔的秘書。1918年，陳寅恪赴美留學，入哈佛大學（Harvard University）師從藍曼（Charles R. Lamman）學習巴利文、梵文等；1921年又轉往柏林洪堡大學（Humboldt-Universität zu Berlin），學成蒙文、藏文、突厥文等十餘種語言。1925年陳寅恪回國，入清華學校擔任國學研究院導師，後改制為清華大學，陳寅恪續任中文、歷史系教授。1936年，陳寅恪獲英國劍橋大學延聘，但因健康因素而未成行。
抗戰爆發後，陳寅恪轉赴香港大學、西南聯大講學，繼許地山出任港大中文系主任；日軍佔領香港後，陳寅恪拒絕合作，於1942年轉赴桂林，在廣西大學、燕京大學任教。戰後，陳寅恪赴英國牛津大學任教，1947年辭職回國，入清華大學，次年當選為中央研究院院士，並轉至嶺南大學，最終放棄赴臺。中共建政後，嶺南大學於1952併入中山大學，陳寅恪續任教授；1960年，陳寅恪出任中央文史館副館長。文革期間，陳寅恪的後台，國務院副總理陶鑄被迫下台，陳寅恪亦遭到批鬥，1969年10月7日，陳寅恪於廣州逝世。著有《四聲三問》、《元白詩箋證稿》、《論再生緣》、《秦婦吟校箋》、《唐代政治史述論稿》、《隋唐制度淵源略論稿》等。出版有《陳寅恪文集》。