入中国人民解放军八一体工大队。2006年以挺举117公斤的成绩打破世界纪录。她赢得了2007年世界举重锦标赛48公斤级，抓举、挺举和总成绩三枚金牌。在2008年北京奥运会上，她以抓举95公斤、挺举117公斤、总成绩212公斤战胜了土耳其选手西贝尔·厄兹坎和中华台北选手陈苇绫，并一举打破该级别总成绩210公斤的奥运会纪录，为中国代表团取得北京奥运会第一枚金牌。2016年8月，国际奥林匹克委员会在对2008年北京奥运会运动员的再次尿检中发现陈燮霞的样本呈现阳性。2017年1月，国际奥委会宣布取消陈燮