12岁考入四川省乐山川剧艺术学校，同年第一次登上大荧屏，在北京电影制片厂拍摄的新中国第一部武侠电影《神秘的大佛》中扮演剧中角色梦婕（成年：刘晓庆）的幼年时代；1987年考入中央戏剧学院，与徐帆，江珊，胡军，何冰等成为同班同学；1991年进入北京人民艺术剧院。1997年主演电视剧《老房子》，与西安电影制片厂导演刘惠宁相识并结合为夫妇。2006年，主演刘惠宁导演的电视剧《半路夫妻》，获得第二届“中国剧，中国造”最佳女演员 。2009年凭电视剧《大工匠》获电视剧飞天奖最佳女主角提名 ，2009年，获得飞天奖“杰出贡献奖”、“德艺双馨”终生成就奖、第十届四川电影节最受欢迎女演员奖。2013年，陈小艺与张国立、张涵予主演电视剧《唐山大地震》 。
2016年参演电视剧《女不强大天不容》。 同年主演电视剧《木兰妈妈》