进入清华大学无线电电子学系在职攻读硕士学位，1989年7月毕业获得硕士学位。1996年8月到1997年8月，到加拿大拉瓦尔大学物理系任访问学者。2002年9月，进入清华大学电子工程系在职攻读博士学位，2005年7月毕业获得博士学位。陈旭先后在清华大学电子工程系担任讲师、副教授、教授，并且历任清华大学电子工程系党委研究生工作组副组长、组长、党委副书记、党委书记。2005年5月，出任清华大学学生工作指导委员会副主任。2006年2月，任中共清华大学党委副书记。2007年12月，任中共清华大学党委常委、副校长。