陳夷行字周道，潁川人。祖父陳忠，父親陳邑。陳夷行在憲宗元和七年(812)考中進(jìn)士，多次被朝廷派往地方負(fù)責(zé)特殊事務(wù)的使臣府署召用。敬宗寶歷末年(825)，陳夷行由侍御史改任虞部員外郎，都是在朝廷的東都分設(shè)機(jī)構(gòu)任職。文宗太和三年(829)，入朝擔(dān)任起居郎、史館修撰，參預(yù)修撰《憲宗實(shí)錄》。四年(830)進(jìn)獻(xiàn)《憲宗實(shí)錄》，轉(zhuǎn)任司封員外郎。太和五年(831)，陳夷行遷升吏部郎中。四月，被召任翰林學(xué)士。太和八年(834)，兼任皇太子侍讀，奉詔：每五天進(jìn)長(zhǎng)生院一次，侍奉太子講經(jīng)。文宗召見(jiàn)他應(yīng)對(duì)策問(wèn)，當(dāng)面賞賜給他緋衣、牙笏，遷升諫議大夫、知制誥，其他職務(wù)不變。太和九年(835)八月，改任太常少卿，知制誥、學(xué)士侍講等職務(wù)不變。

　　文宗開(kāi)成二年(837)四月，陳夷行以本官職位任同平章事。三年(838)，楊嗣復(fù)、李玨相繼入朝輔政。陳夷行性情孤高，不隨流俗，歷來(lái)憎惡楊、李諸人的所作所為，每次在皇帝面前議政，他都在言語(yǔ)上冒犯楊嗣復(fù)，以至于來(lái)言去語(yǔ)相互沖突。陳夷行不能忍受，上表皇帝，稱說(shuō)因腳有病，請(qǐng)求辭位；文宗不準(zhǔn)許，下詔宮中使者前去他家慰勞。七月，朝廷委任王彥威為忠武節(jié)度使，史孝章為..寧節(jié)度使，都是由楊嗣復(fù)一手籌劃的。在延英殿應(yīng)答策問(wèn)時(shí)，文宗趁便問(wèn)陳夷行說(shuō)：“日前委任的兩個(gè)方鎮(zhèn)，恰當(dāng)嗎？”楊嗣復(fù)說(shuō)：“如果說(shuō)出自皇上的心意就恰當(dāng)，當(dāng)然人心都滿意。如果說(shuō)這件事有辦得失當(dāng)?shù)牡胤剑枷聜冊(cè)趺磿?huì)沒(méi)有意見(jiàn)？”文宗說(shuō)：“確實(shí)是這樣，我本來(lái)沒(méi)有偏私之心?！标愐男姓f(shuō)：“近三年來(lái)，奸臣竊取權(quán)柄；陛下不可倒持太阿寶劍，授人以柄?！睏钏脧?fù)說(shuō)：“齊桓公從仇虜中起用管仲，難道有倒持太阿、授人以柄的憂慮嗎？”文宗對(duì)陳夷行的話感到不高興。

　　仙韶院樂(lè)官尉遲璋被授予王府率這一主領(lǐng)門衛(wèi)士卒、役夫的職務(wù)，右拾遺竇洵直在官署內(nèi)評(píng)論說(shuō)：“藝人自有他本業(yè)的官職，不應(yīng)當(dāng)授予清貴的官職。”鄭覃說(shuō)：“這樣的小事，哪里值得拿到朝廷官署來(lái)論列一番！王府率是六品雜官，說(shuō)這是清貴官職，給你竇洵直你滿足嗎？這是追求名譽(yù)?！睏钏脧?fù)說(shuō)：“曾經(jīng)聽(tīng)人說(shuō)竇洵直有點(diǎn)昏昧古怪，今天在衙署評(píng)論一個(gè)樂(lè)官，昏昧則有之，倒也不足為怪?！标愐男姓f(shuō)：“諫官在衙署，只該評(píng)論宰相得失，不該論樂(lè)官。但是已經(jīng)評(píng)論，須給予處置。今后樂(lè)工每七、八年給他轉(zhuǎn)一個(gè)官職，如果不這樣的話，就加上役作小吏每次考核數(shù)個(gè)人?！蔽淖谡f(shuō)：“另外給他一個(gè)官職。”于是委派尉遲璋任光州長(zhǎng)史，賜給竇洵直絹一百匹。不久，陳夷行轉(zhuǎn)為擔(dān)任門下侍郎。

　　文宗在紫宸殿召集宰輔大臣議論政事，趁便說(shuō)道：“天寶年間的施政狀況，確實(shí)不很好。這時(shí)候姚崇、宋王景還在嗎？”李玨說(shuō)：“姚崇已經(jīng)去世而宋王景被免了職?！苯又?，李玨又說(shuō)：“人君英明圣哲，始終如一極難。玄宗曾說(shuō)：‘自從即位以來(lái)，我從未錯(cuò)殺一個(gè)無(wú)罪的人?！墒侨斡玫睦盍指ο莺鐒e人的全家、誅除一族，不也昏惑迷亂了嗎？”陳夷行說(shuō)：“陛下不可將自己的權(quán)柄移交他人?！睏钏脧?fù)說(shuō)：“陳夷行的話說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)行卻很難；況且太宗重用房玄齡十六年、魏征十五年，又何曾違背道義呢？臣認(rèn)為信用房玄齡、魏征多年不能叫不合道理，但是濫用邪辟奸佞之人一天，就足以說(shuō)是違背道義了。”陳夷行所說(shuō)的話，全都是說(shuō)楊嗣復(fù)擅自專斷獨(dú)攬大權(quán)。

　　文宗任用郭鑅為坊州刺史，右拾遺宋元阝上奏論評(píng)，認(rèn)為不合適。不久之后，郭鑅因貪贓獲罪，文帝對(duì)宰相們說(shuō)：“宋元阝奏論政事值得嘉獎(jiǎng)，他被授予現(xiàn)任官職是什么時(shí)間？”楊嗣復(fù)說(shuō)：“去年。”接著又說(shuō)：“諫官議事，陛下只須記下他的姓名，隨即給予優(yōu)待獎(jiǎng)勵(lì)。如果他論事不恰當(dāng)，也應(yīng)該讓他明白?！标愐男姓f(shuō)：“諫官奏論政事，是他本身的職責(zé)。如若每奏論一件事就加授一個(gè)官職，那么官位究竟該從哪里獲得？其中不免有私情。”文宗說(shuō)：“私情實(shí)在難以避免，太平盛世時(shí)期，也不可避免?！蔽淖诮K于認(rèn)為陳夷行發(fā)表議論太過(guò)分，對(duì)待他的禮遇漸漸淡薄。不久免除他掌管朝政的職權(quán)，讓他代理吏部尚書(shū)。

　　開(kāi)成四年(839)四月，陳夷行任檢校禮部尚書(shū)，調(diào)出朝廷擔(dān)任華州刺史。次年(840)，武宗即位，李德裕執(zhí)掌朝政。七月，陳夷行由華州被召入朝，再任中書(shū)侍郎、平章事。會(huì)昌三年(843)十一月，任檢校司空、平章事、河中尹、河中晉絳節(jié)度使。去世后，封贈(zèng)為司徒。