1993年陳楚翰結束在上海戲劇學院的學習,考入廣州軍區戰士話劇團,從事戲劇表演以及影視配音等工作。陳楚翰的電視劇劇照2000年,出演周杰,任泉,李冰冰主演的古裝懸疑劇《少年包青天》,在劇中飾演展昭的三師兄,相國寺殺人案的兇手戒賢,這是他的首部電視劇作品,從而正式進入演藝圈。2001年,陳楚翰同趙文瑄,朱媛媛合作出演了沈好放執導的歷史人物劇《孫中山》,在該劇中飾演馬湘。2002年,陳楚翰同梅婷,馮遠征,王學兵,董曉燕合作主出演了張建棟執導的倫理劇情劇《不要和陌生人說話》,在該劇中飾演強奸犯高兵。2004年,參演沈好放執導的家庭愛情劇《血玲瓏》；同年,為動畫片《大力水手》的男主角波派配音。陳楚翰2010年,陳楚翰和溫崢嶸,徐僧合作主演了高進軍執導的諜戰劇《毒刺》,并在劇中飾演陰險耍狠的大反派奸惡至極的國民黨內部的特務頭子。2011年,陳楚翰和趙文卓搭檔主演了古裝武俠劇《七俠五義》,在該劇中飾演有勇有謀,俠義肝膽的徹地鼠韓彰；同年,陳楚翰和佟大為,黃圣依合作出演了沈好放執導的近代傳奇劇《下南洋》,并在該劇中飾演一位為了親情義無反顧地投身到抗戰的容鐵鑄；9月,陳楚翰和段奕宏,袁文康合作出演了張黎和劉淼淼共同執導的戰爭類電視劇《圣天門口》,在該劇中飾演黑社會老大,后來經過磨練,成長為屢立戰功的將士。2012年,陳楚翰和何晟銘,張逗逗,王鷗聯袂主演了桑華執導的傳奇戰爭尋親劇《桐柏英雄》,在該劇中飾演一個猥瑣膽小,貪婪愛財的市井氣反動軍人韓四；隨后,與李立群搭檔主演錢五一執導的近代傳奇劇《漢口碼頭》,在該劇中飾演中有勇無謀的紈绔子弟蔡三爺。2013年3月,陳楚翰和于震,阿朵聯袂主演了李京執導的諜戰劇《專列一號》,在該劇中飾演膽大心細的土匪英雄亦正亦邪的蓋振海；7月,和何政軍,于小慧聯袂主演了沈好放執導的現代感情類劇《大路上》,在該劇中飾演骨干熟練的焊工曹文利。2014年,陳楚翰和潘雨辰,丁勇岱合作出演了高進軍執導的現代法治題材電視劇《守望正義》,在該劇中飾演正直的城市刑警。2016年5月,陳楚翰和王新軍,溫崢嶸,隋俊波,姚剛,王琦聯袂主演了陳林海,劉峰共同執導的年代諜戰電視劇《半步之遙》,在該劇中飾演為了革命而奮不顧身的共產黨高官。2018年9月,陳楚翰和陳偉霆,馬思純,巫剛,王同輝共同出演熱血傳奇劇《橙紅年代》,在劇中飾演女主角胡蓉的親生父親黃振武。2020年,在王凱,王鷗,胡軍,劉奕君領銜主演的跨國追逃經偵題材劇集《獵狐》中飾演王柏林的同伙唐洪。2021年4月25日,參演電視劇《風暴舞》播出。2023年3月,主演的網劇《不可告人》開機；7月27日,主演的電視劇《潛行者》定檔在CCTV-8,騰訊視頻播出。

陳楚翰,經常飾演反派人物被觀眾所熟知,雖外表粗獷,但飾演的眾多反面人物卻個個特色鮮明性格飽滿,令人印象深刻,每一部作品都給觀眾帶來全新不同的感受；在電視劇《大路上》憑借其熟練的演技和敬業的精神被劇組人好評。陳楚翰有著標志性的大胡子,幽默詼諧的演技,接地氣的出彩表演在《桐柏英雄》增添了諸多笑點與可看性。在《七俠五義》中,陳楚翰長發飄逸,眼神凌厲,須中帶白,莫不彰顯出俠者的隱忍與大氣,而現實中,喜歡健身運動,體格健壯。