陈冬1997年8月入伍,考入长春飞行学院,在校期间加入中国共产党。2001年,获得歼击机飞行与指挥专业毕业证书,进入驻扎在浙江嘉兴的空军某团。2010年5月,正式加入航天员大队。2016年10月17日至11月18日,与景海鹏一起执行神舟十一号飞行任务,获圆满成功。同年12月26日,中共中央、国务院、中央军委授予他“英雄航天员”荣誉称号,并颁发“三级航天功勋奖章”。2018年1月,陈冬和他的航天员战友们一起,被中宣部授予“时代楷模”荣誉称号。2022年6月5日,作为神舟十四号航天员乘组指令长的陈冬和战友一道搭载神舟十四号载人飞船发射升空。2022年12月4日20时09分,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场着陆,陈冬、刘洋、蔡旭哲顺利返回。2023年任中国航天公益形象大使。2024年12月16日,第九届全国道德模范候选人公布,陈冬入选全国助人为乐模范候选人。
2025年4月23日,神舟二十号载人飞行任务新闻发布会召开,飞行乘组由陈冬、陈中瑞、王杰组成,陈冬担任指令长。4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。4月25日1时17分,神舟二十号3名航天员顺利进驻中国空间站。