陈家镛1922年2月17日生于四川省金堂县。少年在四川省成都市读书。1939年起在中央大学化学工程系学习，1943年毕业后在中央大学化学系担任普通化学及有机化学助教。
        1947年秋赴美国留学，在伊利诺大学尔班纳—香槟校园化工系攻读学位，于1949年春获硕士学位，1951年获博士学位。此后即赴美国麻省理工学院化工系担任博士后研究员。1952年秋他原来的导师约翰斯顿教授邀他回伊利诺大学化工系开展“用纤维层过滤气溶胶的研究”。在近一年半的研究中证明了前人估计有一个最难过滤的气溶胶粒子大小的看法，阐明了该粒子的大小并非是一个常数而是与操作参数有关。同时对前人的过滤理论以及过滤层压降等也有所改进及发展。其部份结果在美国化学评论杂志（Chemical Review）上发表，引起各方面的重视，被广泛引用。1954年初他接受美国杜邦公司聘请，任该公司薄膜部的约克斯研究所的研究工程师，参加对苯二甲酸二乙基聚酯的连续聚合过程的研究。在工作中他引入当时刚刚起步的化学反应工程学的一些概念，对该聚合反应速度的控制因素提出了新的看法，并用以解释各种情况下不同的聚合结果并预言聚合速度仍可大大加快。根据他提出的实验设计经另一位同事予证实，改变了对该聚合过程的许多强化办法，受到十分重视。
        1956年秋陈家镛携全家返回祖国，在中国科学院化工冶金研究所任研究员，1958年该所正式成立后担任湿法冶金研究室主任。1978、年至1984年担任该所副所长。1980年他当选中国科学院化学学部的学部委员（院士）。
        陈家镛的主要科技工作领域为化学工程、湿法冶金和材料制备等。他在国内最先开展加压湿法冶金新工艺等的研究，最先研制出具有自结合、耐磨、高温封严等作用的复合涂层粉末等高新材料，并长期组织小批量生产供给国防部门等使用。他认为既要从国家需要及新技术等方面出发、开展可直接应用或有应用前景的新过程、新技术等方面的工作，还要从学科出发，深化研究与新过程、新技术等有关的学科性工作。因此，他领导的研究室，除开展充分利用我国矿产资源并能降低污染、清洁生产的新湿法冶金过程外，还从分离科学与工程及多相反应工程学两个学科出发，开展有关的学科性研究，以便指导、改进和发展新过程方面的工作。
        1958年化工冶金研究所正式成立，陈家镛出任湿法冶金研究室主任。湿法冶金作为一个独立的学科和技术的迅速发展，主要是从二次世界大战时期，许多化学工程师进入该领域解决铀的湿法冶金开始的。由他领导的这个实验室是国内第一个以化学工程观点从事湿法冶金的实验室。在加压浸取矿石，加压氢还原制取金属粉末等方面在国内均处于领先地位。它为以后冶金新过程的开发，新型材料的研制，多相反应器的研究，以及加温加压湿法冶金反应动力学等的研究奠定了基础。
        50年代末60年代初，陈家镛把该室的研究工作与国民经济建设中的重大课题紧密结合，主要从事东川难选氧化铜矿等矿产资源的湿法冶金研究，开发了一批技术上先进的湿法冶金新工艺及新流程，并为化工冶金所及全国的一些研究单位及厂矿企业培养了大批这方面的技术骨干，同时也为今后的学科研究提出了新的课题。六七十年代陈家镛倡导将化学反应工程学与湿法冶金结合起来，提出开展气、液、固三相反应器及非均相反应动力学的研究。这些研究延续至今，取得了一批重要成果，发表了一些高水平的论文，在这个期间针对我国金川铜镍钴共生矿等的综合利用中有价金属难于分离的特点，开展了分离科学与工程的研究，以后签于攀枝花钒钛磁铁矿某些矿点含有我国缺少的铬并具有难于分离的钒、铬共生的特点，他与他的同事提出胺类溶剂化萃取进行分离并取得突破，从而推动了一系列经常伴生的金属如钒、铬；钨、钼；钼、铼等的分离以及砷、磷、硅杂质与钨、钼的分离。他们还提出从“相转移”等观点、发展混合萃取剂、从硫酸溶液中分离铁的一些有效分离新过程。同时有关胺类萃取剂的溶剂化萃取的理论研究也取得了进展。在国内外学术会议及各种学术刊物上发表了多篇论文，阐述了前人尚未发现的胺类萃取剂的溶剂化萃取这一重要性质。这项研究的部份内容以及有关胺类萃取剂与中性萃取剂协同溶剂化萃取方面的工作，由于其独创的见解而获得1987年国家自然科学三等奖。目前分离科学的研究正在向抗生素及生化产品等方面扩展并已取得了一定进展。在分离科学方面先后获得7项发明专利。
        70年代初，陈家镛及他的同事在国内率先开展了加压下用氢气自含镍、钴等水溶液中析出金属并较紧密而均匀地沉积于预先加入的核心材料上，从而制成复合涂层粉末的研究，满足了国防工业的需要，研制出一批适应不同需要的复合粉末材料，如镍包铝粉、钴包碳化钨粉、镍包石墨、铝包玻璃球等等。有关项目已获1978年全国科学大学奖和中国科学院1981年重大成果一等奖等多项奖励。陈家镛并坚持组织力量一直进行小批量生产上述复合涂层粉末，填补国内空白，供应航空工业等方面的需要，为国防工业及国民经济发展贡献力量。
        70年代初鉴于火法炼铅的劳动条件恶劣，陈家镛在国内率先倡导并长期坚持开展湿法炼铅的研究工作，经所内研究人员的共同努力，开发出了硫化铅矿湿法碳酸化转化制取金属铅的新工艺、并将其用于从废蓄电池回收铅。该项成果已取得专利，并已在几个中小企业投产。目前该项技术多移植于含硫化铅金矿的冶炼工艺中，将为铅的回收及黄金增产做出贡献。
        在陈家镛领导下，在环境治理方面也发挥了湿法冶金的作用。针对航空航天部某厂高温合金电解泥的金属回收与环境治理，进行了研究与开发工作，在该厂进行了生产，取得了较显著的社会效益和一定的经济效益。该项工作获国防科技进步二等奖。
        陈家镛现兼任中国有色金属学会副理事长、中国化工学会理事、中国劳动保护学会顾问，还担任国际性杂志《湿法冶金》的编委，英文版《中国化学工程学报》的主编，《中国有色金属学报》副主编等职。
        陈家镛为人谦虚、谨慎、作风朴实。多年来孜孜不倦地培养青年人是他对祖国科技事业的另一重要奉献。陈家镛现为博士研究生导师，在他的同事们的协助下，已培养毕业硕士研究生30余名，毕业博士研究生21名。经他培养的研究生，不少人已晋升为研究员，正在承担国家重点科研项目，并大都活跃在科研第一线。