12歲考入四川省樂山川劇藝術學校，同年第一次登上大熒屏，在北京電影制片廠拍攝的新中國第一部武俠電影《神秘的大佛》中扮演劇中角色夢婕（成年：劉曉慶）的幼年時代；1987年考入中央戲劇學院，與徐帆，江珊，胡軍，何冰等成為同班同學；1991年進入北京人民藝術劇院。1997年主演電視劇《老房子》，與西安電影制片廠導演劉惠寧相識并結合為夫婦。2006年，主演劉惠寧導演的電視劇《半路夫妻》，獲得第二屆“中國劇，中國造”最佳女演員 。2009年憑電視劇《大工匠》獲電視劇飛天獎最佳女主角提名 ，2009年，獲得飛天獎“杰出貢獻獎”、“德藝雙馨”終生成就獎、第十屆四川電影節最受歡迎女演員獎。2013年，陳小藝與張國立、張涵予主演電視劇《唐山大地震》 。
2016年參演電視劇《女不強大天不容》。 同年主演電視劇《木蘭媽媽》
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