陈玉成“貌甚秀美，绝无杀气”，在14岁时随叔父陈乘瑢参加金田起义，洪秀全“见其忠勇”，特地赐名为玉成。1854年陈玉成在第二次攻破武昌的战事中立功，升殿右三十检点，并受命统陆军后十三军，水师前四军。次年随天官正丞相秦日纲收复武昌，其后转战庐州、芜湖，所向披靡，累官至冬官正丞相。1856年，随燕王秦日纲驰援镇江，破清江北大营，歼清江苏巡抚吉尔杭阿，配合翼王石达开不击溃江南大营，后追击江南大营残部至丹阳负伤。
1857年，陈玉成与李秀成在桐城大破清军，封成天豫，仁又正掌率。1858年升前军主将，9月与李秀成再破江北大营，11月取得三河口大捷，1859年，陈玉成被封英王，在与李秀成不合作收复浦口。暂时稳住了天京事变以后对太平军不利的局面。陈玉成恃勇而娇，人际关系不好。李鸿章告知曾国藩：“忠、侍、璋、玕诸王皆与狗逆不合，外畏之而中恨之。”陈玉成封英王，韦俊再也不与他并肩作战，单独南走，驻扎池州，打算渡江投靠李秀成。陈玉成派军拦阻，双方在和州附近发生冲突。韦俊被迫降清。
1860年，援救天京，配合各军消灭江南大营，进军浙江。因太平天国过时重镇安庆再次被清军围城，为了解围，天京总部打算有李秀成和陈玉成分兵两路，从长江南北向西进攻武汉，逼使安庆一带的清军撤退。陈玉成在1861年初率军从安徽出发，十余日后便攻下武汉附近的黄州。当时武汉清军严重不足，但在武汉的英国官员要求陈玉成不要进攻武汉，陈玉成因此犹疑，有考虑到李秀成部按期未到，遂放弃进攻武汉，改回师救安庆，与湘军数月激战，未能解围，安庆最后因粮尽及清军猛攻而失守，陈玉成退守庐州，不敢回天京复命。
1861年底，陈玉成派遣扶王陈得才，遵王赖文光等领军远征西北，令本身兵力进一步弱化。清军不久进攻庐州，陈玉成在1862年5月从庐州突围之寿州，打算联合奏王苗沛霖及其他友军进攻河南。陈玉成的部下殷燮卿劝说：“闻苗雨三已投胜妖，此人反复无常，诚小人之尤者。依愚见，万不宜去”，但陈玉成不听，执意前往。陈玉成在十七日带三四千人到东津渡，由余安定开门迎接，使之不疑。陈玉成在入寿州城时把卫队安置在城外，自己只带少数人进城。陈玉成进入厅堂，看见茶几上放着镣铐，才恍然大悟，大声怒骂：“苗沛霖真是反复小人，我死后，就轮到你死了，你这不是自己急着找死吗？”陈玉成与其二十名随从随后被逮。胜保将其槛送北京，途中，听说太平军准备劫救陈玉成，6月清军匆忙在河南延津将陈玉成凌迟处死，时年26岁。史载胜保曾劝说他投降，陈玉成曰：“大丈夫死则死耳，何饶舌也！”
陈玉成死后，洪仁玕在天京悲叹道：“英王一去，军势君威顿时堕落，全部瓦解！”不久，长江以北的太平军全线崩溃，清军进至首都天京外围。