1993年陈楚翰结束在上海戏剧学院的学习,考入广州军区战士话剧团,从事戏剧表演以及影视配音等工作。陈楚翰的电视剧剧照2000年,出演周杰,任泉,李冰冰主演的古装悬疑剧《少年包青天》,在剧中饰演展昭的三师兄,相国寺杀人案的凶手戒贤,这是他的首部电视剧作品,从而正式进入演艺圈。2001年,陈楚翰同赵文瑄,朱媛媛合作出演了沈好放执导的历史人物剧《
孙中山》,在该剧中饰演马湘。2002年,陈楚翰同梅婷,冯远征,王学兵,董晓燕合作主出演了张建栋执导的伦理剧情剧《不要和陌生人说话》,在该剧中饰演强奸犯高兵。2004年,参演沈好放执导的家庭爱情剧《血玲珑》；同年,为动画片《
大力水手》的男主角波派配音。陈楚翰2010年,陈楚翰和温峥嵘,徐僧合作主演了高进军执导的谍战剧《
毒刺》,并在剧中饰演阴险耍狠的大反派奸恶至极的国民党内部的特务头子。2011年,陈楚翰和赵文卓搭档主演了古装武侠剧《七侠五义》,在该剧中饰演有勇有谋,侠义肝胆的彻地鼠韩彰；同年,陈楚翰和佟大为,黄圣依合作出演了沈好放执导的近代传奇剧《下南洋》,并在该剧中饰演一位为了亲情义无反顾地投身到抗战的容铁铸；9月,陈楚翰和段奕宏,袁文康合作出演了张黎和刘淼淼共同执导的战争类电视剧《圣天门口》,在该剧中饰演黑社会老大,后来经过磨练,成长为屡立战功的将士。2012年,陈楚翰和何晟铭,张逗逗,王鸥联袂主演了桑华执导的传奇战争寻亲剧《桐柏英雄》,在该剧中饰演一个猥琐胆小,贪婪爱财的市井气反动军人韩四；随后,与李立群搭档主演钱五一执导的近代传奇剧《汉口码头》,在该剧中饰演中有勇无谋的纨绔子弟蔡三爷。2013年3月,陈楚翰和于震,阿朵联袂主演了李京执导的谍战剧《
专列一号》,在该剧中饰演胆大心细的土匪英雄亦正亦邪的盖振海；7月,和何政军,于小慧联袂主演了沈好放执导的现代感情类剧《大路上》,在该剧中饰演骨干熟练的焊工曹文利。2014年,陈楚翰和潘雨辰,丁勇岱合作出演了高进军执导的现代法治题材电视剧《守望正义》,在该剧中饰演正直的城市刑警。2016年5月,陈楚翰和王新军,温峥嵘,隋俊波,姚刚,王琦联袂主演了陈林海,刘峰共同执导的年代谍战电视剧《半步之遥》,在该剧中饰演为了革命而奋不顾身的共产党高官。2018年9月,陈楚翰和陈伟霆,马思纯,巫刚,王同辉共同出演热血传奇剧《
橙红年代》,在剧中饰演女主角胡蓉的亲生父亲黄振武。2020年,在王凯,王鸥,胡军,刘奕君领衔主演的跨国追逃经侦题材剧集《
猎狐》中饰演王柏林的同伙唐洪。2021年4月25日,参演电视剧《
风暴舞》播出。2023年3月,主演的网剧《
不可告人》开机；7月27日,主演的电视剧《潜行者》定档在CCTV-8,腾讯视频播出。
