影視中的陳偉棟2001年,參演電視劇《涉外保姆》；同年,14歲的陳偉棟出演電視劇《相思成云煙》；同年,出演都市反腐劇《忠誠》,在劇中飾演高強。2002年,首次參演電影《芬妮的微笑》,在片中飾演兒子小龍。2005年,出演胡玫執導的古裝歷史戲說劇《漢武大帝》正式播出,陳偉棟在劇中飾演少年劉榮。2006年,陳偉棟考入北京電影學院表演系；同年,主演青春勵志劇《火力少年王》,在劇中飾演男二號麥軍。2008年,與賈靜雯等主演古代傳奇劇《晉陽老醋坊》以及出演革命題材的電視劇《周恩來在上海》。2010年,陳偉棟從北京電影學院畢業,參演周潤發,周迅等主演的古裝電影《孔子》,飾演曾參,并與胡歌等合作主演辛亥革命百年紀念電影《辛亥革命》,飾演潘達微。2011年,在青春勵志《警校生》中擔任男主角劉力；同年,客串都市情感劇《永遠的忠誠》和歷史劇《開天辟地》。劇照2013年,出演年代戰爭劇《亂世三義》,飾演索鴻儒；同年,出演《青年霍元甲》；同年,并在電影《香榧樹下》擔任男主角錦樹。2014年3月,陳偉棟與范雨林等主演家庭刑偵倫理劇《刑警戰記》,飾演黃宜軒；同年,參演電視劇《農民籃球隊》。2015年,與郭昊倫,茅子俊,黃世超主演電視劇《希望使命》,飾演男二號韓冰；同年,與鄭強,盧蒽潔主演由周曉鵬執導的3D恐怖片《催命符》,飾演男一號孫廣；同年,主演由周曉鵬執導的電影《弄潮時代》,在片中飾演男一號邵兵；同年,還與李澤鋒,張逗逗共同出演由劉云執導的電視劇《念念不忘的歲月》,飾馬渤海。2016年1月,主演的電影《風口青春》上映；同年,出演由管虎執導的電視劇《外灘鐘聲》,在劇中飾演郭阿昌；同年,與錢泳辰,劉芊含合作主演由柏杉執導的近代革命劇《黃埔女生》,飾演男二號賀振庭。2018年,參演電視劇《溫暖的弦》,飾演郭如謙；4月18日,參演大型紅色題材電視劇《洪湖英雄傳》；11月19日,與王仁君,鄭合惠子,吳京安,斯琴高娃等聯合主演的年代晉商傳奇大劇《立秋》在湖州順利殺青。2019年1月,參演何佳男執導的古裝玄幻劇《鳳唳九天之赤焰篇》。6月,主演的紅色青春勵志大劇《熱血芳華》播出；11月27日,與于朦朧,苗苗等合作主演的青春熱血競技劇《青春拋物線》在騰訊視頻,愛奇藝,優酷首播,在劇中飾演排球教練韓浩。同年,參演電視劇《天網行動》,飾演嫌疑人劉曉。2020年4月7日,出演的古裝傳奇劇《清平樂》播出,在劇中飾演文彥博；9月7日,參演的電視劇《親愛的自己》播出。2021年5月4日,參演的電視劇《理想照耀中國》播出；6月7日,出演的諜戰劇《叛逆者》播出；6月13日,參演的電視劇《百煉成鋼》播出；12月15日,參演的電視劇《雪中悍刀行》播出。2022年9月21日,參演的成長劇《三悅有了新工作》播出,在劇中飾演魏寧凱。2023年7月27日,與黃曉明,蔣欣等合作主演的近代諜戰劇《潛行者》播出,在劇中飾演黑田。8月15日,主演電影《志愿軍：雄兵出擊》殺青；8月18日,參演電視劇《裝腔啟示錄》播出。
寫真陳偉棟先后拍攝了《忠誠》《漢武大帝》等劇集,是胡玫導演的“御用小生”,北電畢業后,陳偉棟又先后被張黎,劉江等大導合作,成為最有潛力的青年演員之一。