，母皇后沈妙容，封始兴王。559年（永定3年）8月，为祖父陈道谭后嗣，封始兴王。加宁远将军、置佐史。任使持节、都督南琅邪彭城二郡诸军事、彭城郡太守。561年（天嘉2年）正月，为宣惠将军、扬州刺史。当时，北伐军人在丹徒盗掘晋朝郗昙墓，大获晋右将军王羲之书法及诸名贤遗迹。事件发觉，赃物被县官没收，藏在秘府，文帝知道伯茂好古，多将这些书帖赐给他。于是陈伯茂大工草书、隷书，会得右军（王羲之）之法。562年（天嘉3年）6月任镇东将军、东扬州刺史。566年（天康元年）4月，废帝陈伯宗即位，5月陈伯茂为征东将