早年经历
陈美行出身文艺世家。高中毕业时，陈美行考入了中央戏剧学院表演系，在校期间她为了提高自己的专业水平，每天在排练室练到11点才休息，并获得了中央戏剧学院的单项奖学金。大学毕业后，陈美行到北京大学攻读市场与经济方向的研究生。
演艺经历
2008年，陈美行参演首部电影《罂粟花儿不再开》，饰演李小丹。
2009年出演以时尚为题材的话剧《时尚耀中国》；同年在金士杰、许玮宁、罗瑶主演的电影《外滩侧影》中饰演一位拥有两个孩子的年轻妈妈阿玉。
2010年，陈美行与吕玉来、张凡联袂主演悬疑喜剧《非常秀》，饰演一位有个性、爱扮酷并且痴迷Cosplay的女青年；10月12日，陈美行主演的历史电影《外滩侧影》在全国公映；11月与张智尧、樊少皇、刘德凯合作拍摄电视剧《楚留香新传》，饰演傀儡杀手青青。
2011年，主演再现裘皮古镇文化的电视剧《天下裘都》，饰演历经一系列人生变故的女强人郭亚楠；同年与郭晓冬、王千源、郭柯宇共同主演谍战悬疑题材的电视剧《我是真的》，饰演在共产党公安局潜伏的女间谍丁佩仪。
2012年6月，主演的年代剧《流泪的新娘》在安徽卫视播出，剧中陈美行和王宇婕饰演了一对感情深厚，却又苦命悲情的富家姐妹；7月与赵奕欢、王一、翟文斌联袂主演电影《校花诡异事件》，片中陈美行一人分饰护士和长发女鬼两角；10 月，参与拍摄都市情感剧《美丽的契约》，饰演热心肠的女孩美婷；11月主演古装剧《上错花轿之三嫁奇缘》，饰演古灵精怪、刁蛮任性的山寨小公主刘倩。
2013年4月，与赵奕欢、王一、莫熙儿联袂主演喜剧电影《爱爱囧事》，饰演曹爱爱的闺蜜胡菁菁，7月，与张桐、杨子珊、侯天来共同主演电视剧《一个和八个》；8月，由陈紫函、陈键锋、陈美行主演的古装偶像神话剧《搜神记》在湖南卫视播出，剧中陈美行饰演单纯又有灵气的罗刹女。
2014年，主演孙武执导的京剧题材的电影《回来再爱》，饰演苏倩。
2014年，参演邢博执导的电影《诡影危机》。
2015年，与刘涛、马天宇出演电视剧《淘婚记》，演刘涛的上司。
2015年8月14日主演电影《七月半之恐怖宿舍》上映。