光緒六年十月初十（1880年11月12日），陳垣出生在廣東省廣州府新會縣石頭鄉富岡裡一個藥商家庭 。少年時，他受“學而優則仕”的儒家思想影響。陳垣自幼嗜好讀書，《書目問答》《四庫全書總書目》兩部目錄學著作引領他走上學問之路。陳垣17歲時曾赴京參加科舉考試卻落選，21歲時獲新會縣試第一。 後以經世致用爲宗旨治學。
光緒三十一年（1905年），在孫中山領導的民主革命影響下，陳垣和幾位青年志士在廣州創辦了《時事畫報》，宣傳反帝愛國思想。
光緒三十二年（1906年），陳垣因進行反清鬥爭，被清政府抓捕，爲躲避追捕，陳垣回到新會老家擔任篁村小學教師。他到職後，承包了學校大部分課程，他不僅教學生國文、算學等基礎課程，而且還教學生體操和唱歌。
光緒三十三年（1907年），陳垣先後在振德中學和義育學堂教國文和歷史課程。
宣統三年（1911年）辛亥革命爆發，陳垣和康仲犖創辦《震旦日報》及其副刊《雞鳴錄》，以迎接革命，在辦報和學習醫學過程中，陳垣以筆作槍，寫了大量時文。
民國元年（1912年），陳垣被選爲中華民國衆議院議員。由於議員是專職性質，他來到北京定居。到北京後，陳垣突然發現了太多有利的讀書條件，不少年輕時根本不敢想象的書籍能隨時看到，讓他一下眼界大開，特別是民國四年（1915年）接觸到從承德入京收藏的文津閣《四庫全書》後。作爲年輕的參議員，陳垣精明能幹、文才極好，得到了當時交通系首領樑士詒的賞識，先後在樑士詒主持的稅務處、內國公債局、毛革改良會等機構任職。 因政局混亂，潛心於治學和任教。他曾在一段時期內信仰宗教，故從民國六年（1917年）開始，陳垣發奮著述中國基督教史，於是有《元也裡可溫考》之作。陳垣認爲，中國基督教初爲唐代的景教，以次爲元代的也裡可溫教、明代的天主教、清以後的耶穌教。所謂“也裡可溫”，是元代基督教的總稱。元亡，也裡可溫就絕跡於中國。但作爲宗教史來說，它又是世界宗教史的一個組成部分。陳垣這一著作不但引起中國文學界的注意，也受到國際學者和宗教史研究專家的重視。
從民國六年（1917年）到民國三十四年（1945年）的近三十年，陳垣在宗教史、元史以及歷史年代學、避諱學、校勘學等領域，作了許多開創性的或總結性的工作。這些與故宮博物院豐富的檔案文獻收藏息息相關，其中對《四庫全書》、明清檔案的利用，構成了他這一時期著作的特色之一。
民國十二年（1923年）起，陳垣開始在燕京大學任教，初爲講師。
民國十三年（1924年），馮玉祥驅逐溥儀出宮。11月20日，清室善後委員會成立，李煜瀛爲委員長，在李煜瀛的推薦下，陳垣任常務委員，主持常務工作。
民國十四年（1925年）10月10日，故宮博物院成立，陳垣任理事會理事兼圖書館館長，圖書館分圖書、文獻兩部，沈兼士、袁同禮副之，正式履行新式博物館所賦予的典藏、保管、陳列、研究和出版等職責。
民國十五年（1926年）3月至民國十七年（1928年）6月期間，故宮博物院在北洋軍閥皖、直、奉等支持的臨時執政府肘腋下，先後歷經四次改組，包括維持員、保管委員會、維持會及管理委員會等四個時期，陳垣在這一過程中勉力維持，發揮了極其重要的作用。 9月，陳垣受聘爲公教大學副校長；之後，陳垣一直在北京輔仁大學教授學生國文、歷史等課程，既使在擔任北京輔仁大學校長之後。
民國二十六年（1937年），盧溝橋事變爆發後，北平被日軍侵佔。陳垣身處危境，堅決與敵鬥爭。
民國二十七年（1938年）5月，日本侵略軍攻佔華北重鎮徐州之後，日僞政府強迫北平全市懸掛日僞國旗，並強令羣衆上街遊行，以示慶祝。輔仁大學及其附屬中學堅決拒絕執行掛旗、遊行等無理要求。結果日僞震怒，強令輔仁大學及附屬中學停課3天，並多次派人找校長陳垣“質問”。陳垣回答道：“我們國土喪失，只有悲痛，要慶祝，辦不到！” 堅決不掛旗，不遊行，與日僞不屈抗爭。
陳垣在元史、歷史文獻學、宗教史等領域皆有精深研究，留下了十幾種專著、百餘篇論文的豐富遺產。陳垣主要的著述有《元西域人華化考》《校勘學釋例》《史諱舉例》及《通鑑胡注表微》等，另有《陳垣學術論文集》行世。陳垣與陳寅恪並稱爲“史學二陳”，二陳又與呂思勉、錢穆並稱爲“史學四大家”。 他的許多著作成爲史學領域的經典，有些被翻譯爲英、日文，在美國、德國、日本出版。
民國十五年（1926年）至1952年，任輔仁大學校長。1949年以前，他還擔任過京師圖書館館長、故宮博物院圖書館館長。1949年後，任中國科學院歷史研究所第二所所長。1952年至1971年，任北京師範大學校長。
在上個世紀六十年代那場大動亂，陳垣被軟禁。1971年6月21日，陳垣飲恨以歿，享年92歲。
關於陳垣其人，筆者不想多做評價，在這裡只想給讀者推薦以下文字：
1949年，胡適和陳寅恪同機離開北平。
由於二陳一胡（陳垣、陳寅恪、胡適）爲當時中國史學界的重要人物，他們都在南京政府搶運計劃的名單上。
這3個史學大師，從這一年開始分手，各自走了3條不同的道路。
胡適先飛美后赴臺，陳寅恪客居廣州，辭不赴京。
只有陳垣能順應潮流，繼續做輔仁大學的校長，一直做到院系調整以後的北師大。
1948年12月13日，胡適還在給陳垣的信中談論與《水經注》有關的問題。
從信中可以看出兩位學者的交情。
胡適在信的末尾寫下這樣的話：“今夜寫此短信，中間被電話打斷六次之多，將來不知何時纔有從容治學的福氣。”（《陳垣來往書信集》191頁）
3個月後，1949年4月29日，陳垣在《人民日報》上發表了標誌他一生重大轉變的《給胡適之先生一封公開信》，雖然信的語氣尚不激烈，但卻意味着這兩個朋友之間的友誼結束了，同時也意味着他和陳寅恪的友誼也畫上了句號。
他在信中說：“在北平解放的前夕，南京政府三番兩次的用飛機來接，我想雖然你和寅恪先生已經走了…”當時的陳垣“親眼看到人民在自由的生活着、青年學生們自由學習着、教授們自由的研究着”。
關於陳垣給胡適的這封信，我們至今未見手跡。
胡適見到這封信後，寫有《跋陳垣給胡適一封公開信》，心平氣和地談了他的感想，他認爲這封信不是出自陳垣手筆（胡頌平編《胡適之先生年譜長編初稿》第6冊，2122～2133頁，臺灣聯經版）。
不管怎麼說，陳垣從此轉變了，以後他每做文章，幾乎都要否定自己的過去，說自己以前“所講所學皆井蛙夏蟲之見”（陳智超《陳垣傳略》見《中國現代社會科學家傳略》第一輯206頁，山西人民出版社）。
1959年1月，他光榮加入了中國共產黨，他激動地說：“一方面感到聞道太晚，在先進的人們，先進的知識分子早已爲人民革命事業不屈不撓英勇奮鬥的時候，而我過去卻一直對這樣偉大事業毫無認識，未能參加到革命的行列，實覺愧對人民。
“另一方面，我也慶幸和感謝黨多年以來的關懷與培養，黨用共產主義世界觀教育了我，使我能在垂暮之年，獲得新的政治生命，因此我感到光榮。”（同上）
對陳垣的轉變，陸鍵東在《陳寅恪的最後二十年》中有這樣的評價：“陳垣思想的巨大轉變是一個典型，它映照出時代鋪天蓋地的潮流。北京的人們相信，在這股洪流面前沒有人能置身於外。”（該書118頁，三聯版）
陳垣是轉變了，從他前半生經歷中，我們推不出他要轉變的必然結果，但他的轉變又是一個既存的現實。我們對他的轉變不必過分苛求，但也須保留一點懷疑的態度。
當時陳垣69歲，儘管許多資料說他轉變之後，如何學習毛的書和馬列主義，但有一個基本的事實不容迴避，就是一個年過古稀的人，在多大程度上能立刻重新接受一種新的思想。
如果說能接受，那麼這與一個人的生理和心理狀況均不相符，陳垣的學術研究，走的是樸學一路，與政治無關，但誰選中了這個本與政治無關的人，讓他成爲舊學者在新時代裡轉變的典型呢？
在日後的幾乎每一次政治運動中，陳垣都有積極的表現。
他曾寫過一篇《思想改造在輔仁大學》的文章，將自己終身服務的大學說得一無是處，說自己：“長期爲帝國主義服務，思想模糊，敵我不分…”（見《文教工作者的思想改造問題》上冊，人間書屋1952年）
如果按照當時的邏輯，經過思想改造運動之後，作爲舊學者的典型，陳垣迎來了他自己的新時代，從治學方法上，他找到了新的東西，從思想境界上，他找到了馬列主義，他是學者，應該從此在學術上達到一個超越過去的新水平，雖然他已是一個老人，但他還沒有失去學術能力，他應該多爲人們留下一些學術成果，但遺憾的是，在他晚年的學術生涯中，我們見到的多是這樣的文章：《斥奧斯汀侮辱中國人民》、《加強政治課程和時事學習》、《我在三反運動中的思想體會和檢討》、《遵循着斯大林同志的遺志繼續前進》等等，陳智超說：“解放以來，他還寫作了二十多篇學術論文。
陳垣過去的學術特點是以寫專著見長的，但後來卻沒寫一部專書，而應景的文章，要幾倍於這“二十多篇學術論文。（劉乃和《陳垣同志已刊論著目錄系年》，《勵耘書屋問學記》，三聯版1992年）
是陳垣年齡太大了嗎？從他的健康狀況看，似乎不是。
令人感慨的是40後代末就幾乎雙目失明的陳寅恪，始終保持了自己的獨立性，不僅沒轉變，還完成了《元白詩箋證稿》、《論再生緣》和3大卷的《柳如是別傳》，“至文.化大.革.命之難起，他至少完成了十幾篇文章，兩本專著，以及《寒柳堂記夢未定稿》。盲目衰翁有此成績，殊可驚歎。（汪榮祖《陳寅恪評傳》第166頁，百花洲文藝出版社）
陳寅恪雖然小陳垣10歲，但當時的身體狀況也不好。
陳垣似乎適應了時代，但再沒留下了什麼傳世之作，而堅持了“獨立之精神，自由之思想”的陳寅恪，卻爲後世留下了豐富的學術遺產，陳垣的遺憾是時代造成的，但個人應當承擔多少責任，後人又該從這遺憾中得到些什麼啓示呢？