陈希烈进士及第后,曾为人撰写碑文。后此人获罪抄家,陈希烈也因碑文受到牵连,以为同党,送交河南尹衙门。陈希烈毫无惧意,自我辩护,洋洋洒洒百余言。河南尹薛季昶非常惊奇,把他请上厅来,道:“你将来能当宰相,我要把子孙托付给你。”陈希烈后果然官至宰相。
早年经历陈希烈年轻时博览群书,精通道家学说,后被唐玄宗召入禁中,讲解《老子》、《易经》,累迁至秘书少监,并常以神仙符瑞取悦于玄宗。担任宰相开元十九年(731年),陈希烈升任工部侍郎、集贤院学士,主持集贤院事务,并整理唐玄宗的撰述,后改任门下侍郎。天宝元年(742年),陈希烈兼任崇玄馆大学士,封临颍侯。天宝五年(746年),陈希烈被任命为同中书门下平章事,成为宰相。当时,李林甫专断朝政。他认为陈希烈深受皇帝宠信,而且性情谦柔,容易控制,因此荐其为相。天宝六年(747年),陈希烈升任左相,兼兵部尚书,封颍川郡公。陈希烈拜相后,与李林甫相得甚欢。李林甫为相多年,权倾朝野,虽然其阴险奸诈足以巩固自己的地位,但也深得陈希烈的佐佑唱和之力。