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1985年11月21日，出生于中國香港。
2003年，參加全球華人新秀香港區選拔賽獲得第一名，之后，簽約英皇娛樂公司。
2004年，中學畢業，放棄去美國讀大學的機會，留在香港。
2006年6月，以新成員身份與張致恒、麥子豪組成Sun Boy'z組合，開始建立跳舞歌手的形象進入演藝圈。
2008年4月，Sun Boy'z組合正式解散；9月，推出個人首張音樂專輯《Will Power》。
2009年7月17日，個人第二張音樂專輯《Warrior戰士》發行；同月24日，參演的香港警匪電影《竊聽風云》上映。
2010年3月，出演愛情喜劇電影《美麗密令》；4月，發行個人第三張音樂專輯《Do You Wanna Dance》；6月，主演愛情電影《前度》；12月6日，個人第四張音樂專輯《Heads or Tails》發行。
2011年3月，主演的電影《出軌的女人》作為第35屆香港國際電影節參展作品；8月25日，推出個人第五張音樂專輯《WOW》。
2012年7月10日，個人第六張音樂專輯《Pop It Up》發行；11月，主演的黑幫動作電影《扎職》上映。
2013年，將工作重心轉移至中國內地；7月，正式將內地電視劇約簽入阿諾工作室旗下。
2014年1月，參演的災難電影《救火英雄》上映；7月，出演的古裝仙俠偶像劇《古劍奇譚》播出，該劇在播放期間獲得了全國同時段電視劇收視率第一，網絡播放量單集平均點擊量突破1.5億的成績，而他也因大師兄陵越一角被內地觀眾所熟知；11月25日，主演勵志喜劇電影《男人不可以窮》。
2015年2月4日，出演的民國偶像劇《活色生香》播出；3月17日，出演的古裝武俠劇《少年四大名捕》播出；6月5日，主演的動作電影《搏擊迷城》上映，16日發行EP《等等》。
2016年1月16日，主演的仙俠劇《蜀山戰紀之劍俠傳奇》在安徽衛視播出，該劇CSM35城平均收視率1.053，CSM52城平均收視率0.976；7月4日，主演的民國懸疑劇《老九門》播出，該劇在播出后引發了頗高的網絡熱度和話題熱議度，長期居穩同時段收視榜首，而陳偉霆亦成為各大熱搜榜的話題人物；8月，單曲《W企劃》全網上線；同月，舉行陳偉霆“Inside Me”巡回演唱會，這是其首次個人巡演。
2017年1月27日，首次登上央視春晚舞臺；7月13日，主演的古裝奇幻權謀劇《醉玲瓏》播出。
2018年3月17日，作為熱血召集人參加愛奇藝綜藝節目《熱血街舞團》；3月25日，主演的都市情感劇《南方有喬木》播出；4月28日，主演的魔幻電影《戰神紀》上映；9月17日，主演的都市刑偵劇《橙紅年代》播出。
2019年9月23日，單曲《My Lady》上線；同年，福布斯中國名人榜上則位列第23。
2020年1月24日，與張藝興、董寶石在央視春晚上表演歌舞《過年迪斯科》。12月4日，主演的爵跡系列第二部電影《冷血狂宴》播出。
2021年2月21日，與陳坤、周迅合作主演的奇幻電影《侍神令》上映。4月25日，與古力娜扎主演的都市諜戰劇《風暴舞》開播。11月10日，主演的古裝電視劇《斛珠夫人》播出。
2022年1月31日，參加《2022年中央廣播電視總臺春節聯歡晚會》，表演開場《歡樂吉祥年》。
《侍神令》、《寵愛》、《建軍大業》、《戰神紀》、《前度》、《男人不可以窮》、《救火英雄》、《那件瘋狂的小事叫愛情》、《爵跡》等。
《古劍奇譚》、《活色生香》、《蜀山戰紀之劍俠傳奇》、《醉玲瓏》、《斛珠夫人》、《老九門》、《南方有喬木》、《橙紅年代》、《少年四大名捕》等。
專輯：《等等》、《Will Power》、《Pop It Up》等。
單曲：《1121》、《W企劃》、《因你》、《清醒夢境》等。
《遇上200%的你》、《極品女士第三季》。
2013年，獲第5屆澳門國際電影節最佳男配角獎-《救火英雄》。
2014年，獲百度沸點飛躍成就演員。
2014年，獲國劇盛典年度電視劇媒體最期待演員。
2014年，獲尖叫2015愛奇藝之夜最受歡迎男演員獎。
2014年，獲第6屆英國萬像國際華語電影節最佳青年男演員獎-《男人不可以窮》。
2014年，獲星月榜樣盛典-年度最受歡迎人氣演員。
2015年，獲第8屆金芒果電視星光大賞-年度最受歡迎男演員。
2015年，獲明星權力榜年度港臺最受歡迎男演員。
2016年，獲2016全球移動互聯網大會-2016互聯網時代泛華語地區最受關注男演員。
2020年，獲第8屆溫哥華華語電影節最受歡迎男演員獎-《寵愛》。
2008年，獲2008新城勁爆頒獎禮勁爆跳舞歌曲-《Taxi》。
2008年，獲2008新城國語力頒獎禮-新城國語新勢力歌手。
2009年，獲第31屆十大中文金曲最有前途新人獎金獎。
2009年，獲第26屆十大勁歌金曲頒獎典禮-最受歡迎男新人金獎。
2009年，獲2008叱咤樂壇流行榜頒獎典禮-叱咤樂壇生力軍男歌手金獎。
2010年，獲2010新城國語力頒獎禮-國語力跳舞歌曲-《Do you wanna dance》。
2010年，獲2010新城國語力頒獎禮-國語力跳唱歌手大獎。
2010年，獲第27屆十大勁歌金曲頒獎典禮-最受歡迎改編歌曲銅獎-《今天終于知道錯》。
2011年，獲2011新城國語力頒獎禮-國語力跳唱歌手大獎。
2011年，獲2011新城國語力頒獎禮-國語力跳舞歌曲-《Baby Don't Cry》。
2011年，獲2010音樂先鋒榜最受歡迎對唱金曲-鐘欣桐/陳偉霆《就在現場》。
2011年，獲第28屆十大勁歌金曲頒獎典禮-杰出表現獎金獎。
2012年，獲2012新城勁爆頒獎禮-新城勁爆亞洲跳唱歌手大獎。
2012年，獲2012新城勁爆頒獎禮-新城勁爆跳舞歌曲金獎-《女皇》。
2012年，獲2012新城國語力頒獎禮-新城國語力亞洲跳唱歌手。
2015年，獲2015ELLE風尚大典-年度最具風尚跨界歌手。
2015年，獲尖叫2016愛奇藝之夜年度音樂大獎。
2016年，獲2015IFPI香港唱片銷量大獎-十大銷量國語唱片-《等等》。
2016年，獲2015IFPI香港唱片銷量大獎-十大銷量本地歌手。
2010年，獲第20屆壹電視大獎-新一代魅力非凡男藝人大獎。
2010年，獲第20屆壹電視大獎-最有前途男藝人。
2014年，獲2014國劇盛典-年度最受歡迎全能藝人。
2015年，獲2015尖叫2016愛奇藝之夜最具人氣偶像。
2015年，獲2014微博之星-影響力十大香港娛樂名人。
2015年，獲2014優酷全視頻之夜-人氣巔峰獎。
他做人做事非常好，很敬業，從不遲到，有的時候拍戲會比較晚，他都會盡自己能力呈現出最好的狀態。古裝戲會有一些動作戲，他很多都自己上，沒有說這不行那不行。我覺得這個年輕人很有上進心。（香港制作人林國華評）
陳偉霆在大眾眼中已不僅是一位實力派演員，作為歌手的成績也著實亮眼。唱跳俱佳的陳偉霆，在2016年成功舉辦三場萬人演唱會，發行的單曲多次橫掃音源榜單，屢獲銷量大獎和音樂大獎。能夠連續三年受邀央視春晚，是對陳偉霆的超實力與影響力的最大認可。為了能夠將最完美的作品展現在全國人民面前，他常常半夜兩三點都為節目的編排冥思苦想，不管劇組拍戲多辛勞，戲份拍攝結束立刻就投入到編曲的創作中。他用勤勉與敬業的態度，向我們展示了一個源清流潔的正能量實力偶像。（鳳凰網評）
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