1977年，中学毕业的陈玉莲进入香港无线电视台第6期艺员训练班。在导演谭家明力荐下，获得无线签约正式入行。

1978年，在郑少秋、汪明荃主演的《倚天屠龙记》中扮演波斯圣女小昭。

1981年，在郑少秋、赵雅芝主演的《飞鹰》里出演折剑山庄的大小姐赵灵。

1982年，主演金庸武侠剧《天龙八部》，饰演女主角神仙姐姐王语嫣。

1983年，主演金庸剧《神雕侠侣》，饰演女一号不食人间烟火的小龙女。

1988年，出演台湾版《射雕英雄传》饰演女一号古灵精怪的黄蓉。

1989年，出演动作类电影《至尊无上》，在剧中饰演饰演女主角童可人。

1990年，主演电视电影《玉梨魂》，饰演女一号顾玉梨，夺得上海国际电视节最佳女主角殊荣。

1991年，在武打电影《智勇和尚》里饰演女主角顾小云。

1992年，接演台湾电视剧《大红灯笼高高挂》，饰演四姨太颂莲。

1993年，退出演艺圈。

2008年，息影14年后复出，与刘松仁合作电视剧《原来爱上贼》，两人谱写了一段失婚女子爱上贼党首脑的爱情恋曲。陈玉莲饰演温柔乐天的失婚师奶“包蓉蓉”，得到佯装成餐厅老板的盗贼集团首脑刘松仁的照顾，重返职场，闯出师奶一片天。

2012年，参演TVB台庆剧《名媛望族》，饰演晚清格格爱新觉罗·尔嫣。