2002年凭借其电影处女作《蓝色大门》当仁不让成为台湾地区最酷新人王，该片在戛纳影展上被评为“最受年轻人欢迎影片”，陈柏霖更在东京影展上被日本影评人誉为“亚洲最有潜质男优”。电影方面，陈柏霖在《五月之恋》《千机变2》《观音山》《十二生肖》《BBS乡民的正义》(内地名：《骇战》)《变身》等影片中均有上佳表现，并凭借《观音山》中丁波一角入围第13届法国杜维尔亚洲电影节。2011年在偶像剧《我可能不会爱你》中饰演的“大仁哥”一角为广大观众所喜爱，于次年斩获“金钟奖”最佳男主角奖。2014年4月，主演的爱情喜剧片