陳希烈進士及第后，曾為人撰寫碑文。后此人獲罪抄家，陳希烈也因碑文受到牽連，以為同黨，送交河南尹衙門。陳希烈毫無懼意，自我辯護，洋洋灑灑百余言。河南尹薛季昶非常驚奇，把他請上廳來，道：“你將來能當宰相，我要把子孫托付給你。”陳希烈后果然官至宰相。

早年經歷

　　陳希烈年輕時博覽群書，精通道家學說，后被唐玄宗召入禁中，講解《老子》、《易經》，累遷至秘書少監，并常以神仙符瑞取悅于玄宗。

擔任宰相

　　開元十九年（731年），陳希烈升任工部侍郎、集賢院學士，主持集賢院事務，并整理唐玄宗的撰述，后改任門下侍郎。天寶元年（742年），陳希烈兼任崇玄館大學士，封臨潁侯。

　　天寶五年（746年），陳希烈被任命為同中書門下平章事，成為宰相。當時，李林甫專斷朝政。他認為陳希烈深受皇帝寵信，而且性情謙柔，容易控制，因此薦其為相。天寶六年（747年），陳希烈升任左相，兼兵部尚書，封潁川郡公。

　　陳希烈拜相后，與李林甫相得甚歡。李林甫為相多年，權傾朝野，雖然其陰險奸詐足以鞏固自己的地位，但也深得陳希烈的佐佑唱和之力。當時，李林甫在家中處理政務，百官都集聚到他府前等候召見。而陳希烈雖坐鎮政事堂，卻無人謁見，他只是在公文上署名而已。

罷為散職

　　天寶十一年（752年），京兆尹王鉷之弟王焊與刑縡圖謀作亂，欲殺死李林甫、陳希烈、楊國忠，卻遭到鎮壓。唐玄宗命陳希烈與楊國忠審訊，并賜王鉷自盡。楊國忠欲借此案牽引李林甫，而陳希烈與哥舒翰則從旁作證。不久，李林甫病逝，楊國忠拜相。

　　天寶十二年（753年），李林甫被追削官爵，子孫除名流放，唐玄宗特將陳希烈的爵位進為許國公，以獎賞他在此案中的功勞。天寶十三年（754年），陳希烈因受楊國忠忌恨，只得上表辭位。唐玄宗遂任命韋見素為宰相，將陳希烈罷為太子太師。陳希烈為此怏怏不樂。

晚節不保

　　天寶十四年（755年），安祿山起兵反唐，并攻占洛陽。至德元年（756年），安祿山稱帝，建立燕國，并于六月攻陷長安。唐玄宗倉皇逃奔蜀地，陳希烈未及隨從，被叛軍俘獲。他與張垍、達奚珣等人投降叛軍，被任命為宰相。不久，皇太子李亨在靈武稱帝，是為唐肅宗。

　　至德二年（757年），郭子儀收復兩京。廣平王李俶進入洛陽，陳希烈等降臣三百余人素服待罪，被押送長安。唐肅宗采納李峴的建議，將他們分為六等定罪，分別予以斬首、賜自盡、杖一百、流放、貶官。陳希烈論罪當斬，但唐肅宗念其曾受玄宗寵信，特減免一等。同年十二月（758年2月），陳希烈被賜死于家中。

　　李適：凡相者，必委以政事，如玄宗時牛仙客、陳希烈，可以謂之相乎！

　　劉昫：希烈柔而多智，長于名理，竟死于名。所謂離婁不見其眉睫，與夫平叔、太初，同膏肓耳。

　　司馬光：為人臣者，策名委質，有死無貳。希烈等或貴為卿相，或親連肺腑，于承平之日，無一言以規人主之失，救社稷之危，迎合取容以竊富貴；及四海橫潰，乘輿播越，偷生茍免，顧戀妻子，媚賊稱臣，為之陳力，此乃屠酤之所羞，犬馬之不如。

　　洪邁：① 安祿山、朱泚之變，陳希烈、張均、張垍、喬琳、李忠臣，皆以宰相世臣，為之丞弼。而甄濟、權皋、劉海賓、段秀實，或以幕府小吏，或以廢斥列卿，捐身立節，名震海內。人之賢不肖，相去何止天冠地履乎！ ②唐明皇以李林甫為右相，顓付大政，而左相牛仙客、李適之、陳希烈前后同列，皆拱手備員。

　　湯鵬：凡與不成臣節者處，皆鄉原也。是故蔡義貌如老嫗，行步俛僂，此霍光所以孽其邪謀也；孔光名儒，持祿保位，此王莽所以老其賊計也；牛仙客與時浮沉，陳希烈為人左右，此李林甫所以肆其陰詭也；裴冕老病易制，關播暗畏不言，此元載、盧杞所以厚其貪橫也；何執中陸陸無所建明，此蔡京所以騁其兇譎也；王次翁工柔媚，無幾微忤人，此秦檜所以堅其繆誤也；李東陽俯首而已，此劉瑾所以資其濁亂也；魏廣微懼而自明，此忠賢所以啟其窺竊也。