但直到2001年16岁时，才终获机会，以替补身份入选中国国家体操集训队；并以夺得世锦赛吊环金牌的天津同乡董震为榜样目标。在体操界中，算得上是“大器晚成”的陈一冰，自2005年开始，才在国际比赛中逐渐地崭露头角。在这年举行的世界大学生运动会上，他夺得了体操吊环冠军。作为主力成员，陈一冰和队友合作，又接连在2006年和2007年的体操世锦赛上，为中国队获得了团体赛的冠军；同时，他个人还摘得了吊环项目的两届金牌。陈一冰技术特点是力量足、动作到位、身形好；在吊环上的优势非常突出。在获得2006年世界体操锦标