陈冲1961年出生于上海一个医务工作者家庭。父亲陈星荣教授是上海华山医院著名的放射学专家，曾任华山医院院长。祖父陈文镜曾留学美国，是著名的外科医生。
陈冲的外婆曾在英国、美国留学，独自创办了现代医学出版社，是一个富有传奇色彩的女性
陈冲的母亲是药理学家、神经生物学家，也是博士生导师。受家庭影响，她养成爱读书的习惯。读小学时，开始学习弹钢琴、拉手风琴；读中学时，参加了学校剧团的活动，演出文艺节目
1975年，14岁时上海电影制片厂到中学去选演员。复试时，她朗诵了一段英文的《为人民服务》，让上影厂的主考人印象深刻。她在电影《井冈山》中扮演红军小战士，那个小战士只有一句台词。
1976年，因在谢晋执导的电影《青春》中演哑妹而崭露头角，成为家喻户晓的明星。因为每次都要在文化水平一栏填上“初中”，一年时间，她补习完两年课程，考上了上海外语学院。
1979年，与唐国强、刘晓庆主演电影《小花》。在《小花》的拍摄过程中，她赶回学校考试，上海外国语学院英语本科毕业。
1980年，19岁的陈冲凭借《小花》荣获第3届大众电影百花奖最佳女演员奖和南斯拉夫电影节最佳女演员奖。
1980年夏，美国电影艺术代表团到上海访问，上影厂安排陈冲作翻译。代表团一位教授劝她出国发展，她父母也在国外读研，她下定了出国的决心。
她成为中国最年轻的百花影后，红得发紫，她却选择了出国留学，从零开始。1981年8月26日，19岁的陈冲告别了亲朋，从上海乘上了前往纽约的飞机。
到了美国后，为了给自己挣到足够的学费和生活费，不得不去打工洗盘子、当保姆、当家教、餐厅的领位、图书管理员、演小角色，什么都做过，那些年的甜酸苦辣能装好几箱。就读于纽约州立大学新帕尔兹分校，此后在加州州立大学北岭分校学习电影制作。1986年起，只身勇闯好莱坞。
1987年，在贝尔纳多·贝尔多鲁齐执导的《末代皇帝》中成功地塑造了女主人公婉容悲惨的人生，使陈冲和尊龙走上奥斯卡颁奖台，这是第一次有中国人站在这样一个辉煌的舞台上。
1990年，她在美国影坛渐渐崭露头角。1995年，陈冲出任柏林电影节评委。2007年，荣获了美国夏威夷电影节终身成就奖。2014年7月，担任第71届威尼斯国际电影节主竞赛单元的评委。10月1日委任第51届金马奖评委会主席。
2016年，参演电影《没有别的爱》和古装剧《如懿传》。成为一位具有探索精神的著名演员、编剧和导演，被誉为“全世界最美50人之一”。
陈冲遇到了现任的丈夫彼得，是一个普通的医生。已经过去二十多年了，陈冲和彼得依然十分恩爱，陈冲37岁才和彼得有了自己的大女儿，后来又有了小女儿，如今一家四口生活得十分幸福。
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