1966年2月26日，出生于浙江省金華市蘭溪縣（今蘭溪市）。
1984年，從蘭溪一中畢業，考入浙江大學化學工程系。
1988年，獲得浙江大學化學工程學士學位。同年，被免試推薦到清華大學化學工程系生物化工專業攻讀碩士學位，導師為叢進陽教授。
1991年，獲得清華大學工學碩士學位。同年4月入伍，在軍事醫學科學院微生物流行病研究所工作。
1995年，考取軍事醫學科學院微生物學博士研究生，攻讀基因工程專業。
1998年6月，獲得軍事醫學科學院醫學博士學位，并被選入軍事醫學A類人才庫。
1999年3月，加入中國共產黨。
2000年，晉升為副研究員。
2002年，被破格晉升為研究員，并享受首批軍隊特殊人才津貼。
2003年3月，成為微生物學專業博士生導師。
2006年7月，擔任軍事醫學科學院微生物流行病研究所副所長。
2008年5月，汶川地震發生后，擔任國家減災委科技部抗震救災專家委員會衛生防疫組長。同年7月，擔任北京奧運安保軍隊指揮小組專家組成員。
2011年12月，擔任軍事醫學科學院生物工程研究所所長。同年獲得中國青年女科學家獎。
2014年，入選國家百千萬人才工程。
2015年7月，晉升少將軍銜。
2020年1月，為應對新型冠狀病毒肺炎疫情，帶領專家組進駐武漢。
陳薇長期從事生物防御新型疫苗和生物新藥研究，主持建成創新體系和轉化基地，成功研發中國軍隊首個病毒防治生物新藥、中國首個國家戰略儲備重組疫苗和全球首個新基因型埃博拉疫苗。2014-2015年西非埃博拉疫情期間，率隊赴非洲疫區完成埃博拉疫苗臨床試驗，是第一個在境外開展臨床研究的中國疫苗。
陳薇歷經阻擊非典、汶川救災、奧運安保、援非抗埃等重大任務礪煉，帶出一支學科交叉、拼搏奉獻的生物防御隊伍，2018年獲軍隊科技創新群體獎。
2020年3月，由陳薇領銜的軍事科學院軍事醫學研究院科研團隊研制的重組新冠疫苗開始人體注射試驗。
截至2019年5月，陳薇在Nature Nanotechnology等期刊發表SCI論文，單篇最高影響因子53.2。
據2020年6月中國工程院官網顯示，陳薇以通訊作者在Lancet、Lancet Global Health、Nature Nanotechnology、Advanced Materials等期刊發表文章。
據2020年10月首都文明網顯示，陳薇以通訊作者在《科學》《柳葉刀》等發表SCI收錄論文79篇，單篇影響因子最高60.3。
據2020年6月中國工程院官網顯示，陳薇作為第一發明人獲中國、美國、日本等發明專利授權30項。
據2020年10月首都文明網顯示，陳薇以第一發明人獲國內外發明專利授權31項、I類新藥證書3項、臨床批件9項。
2006年，陳薇憑借一項反恐生化研究，以第一完成人身份獲得軍隊科學技術進步獎一等獎。
2016年，陳薇領導的“抗病毒Ⅰ類新藥—重組人干擾素ω”項目獲得國家技術發明獎二等獎。
2005年7月，擔任中華全國青年聯合會第十屆委員會委員。
2013年3月，擔任中華人民共和國第十二屆全國人民代表大會代表。
2013年10月，擔任中華全國婦女聯合會第十一屆執行委員會委員。
2016年6月，擔任中國科學技術協會第九屆全國委員會委員。
2017年8月，擔任第十一屆藥典委員會委員。
2018年3月，擔任中國人民政治協商會議第十三屆全國委員會委員。
2021年5月，擔任中國科學技術協會第十屆全國委員會副主席。
2022年1月，擔任中國藥學會第二十五屆理事會副理事長、國家傳染病重大專項總體組專家。
1999年，獲中國人民解放軍三等功。
2002年，獲首批軍隊特殊人才津貼。
2003年，獲中國十大杰出青年。
2003年，獲中國十大科技新聞人物。
2003年，獲中國人民解放軍三等功。
2003年，獲全軍“非典防治工作先進個人”。
2003年，獲總后勤部“優秀地方大學生干部”。
2004年，獲中國人民解放軍二等功。
2005年，獲全軍“優秀地方大學生干部”。
2006年，獲總后勤部“科技銀星”。
2008年，獲國務院政府特殊津貼。
2009年，獲“求是”杰出青年獎。
2011年，獲中國青年女科學家獎。
2015年，獲中央電視臺年度科技創新人物。
2015年，獲中國科學年度新聞人物。
2017年，獲何梁何利基金科學與技術進步獎。
陳薇研究團隊“為黨分憂，為民解難，拼搏奉獻”。（時任國家主席胡錦濤評）
作為一名軍人，她聞令而動、敢打敢拼，展現了鋼鐵戰士的血性本色；作為一名黨員，她關鍵時刻沖得上去、危難關頭豁得出來，發揮了黨員的先鋒模范作用；作為一名院士，她領銜研發全球第一個進入二期臨床試驗的新冠病毒疫苗，彰顯了中國的科技實力，用實際行動譜寫了絢麗的奮斗篇章。（解放軍報評）
陳薇在生物安全、生物防御、生物反恐等方面業績顯著，出色完成了抗震救災、奧運安保等應急任務。（第八屆中國青年女科學家獎評審會評）
中國十大生物醫學女科學家 NO.4
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