陈居仁，字安行，兴化军人。他的父亲太府少卿陈膏，娶明州汪氏的女儿为妻，于是家住在明州。陈膏开始为汾州教授，辅佐守臣张克戬抵御金人。后来任惠州知州，单人匹马到曾衮的营垒中，用比喻讲明道理使他归降。鄞县的和尚王法恩谋反的事被发觉，有人请求屠城，陈膏当时正任御史，极力论述多杀人不是盛世的事，被胁从的人都加以宽待。
陈居仁十四岁丧父，因恩荫被授予铅山县尉。绍兴二十一年(1151)他被推举参加进士考试。秦桧与陈膏有故交，有人劝陈居仁去拜见秦桧就能获得美官，陈居仁说：“这是命中注定的事。”始终没走秦桧的门路。他转任永丰县令，入京任监行在点检赡军激赏酒库所籴场，皇上下诏修《高宗圣政》，选择僚属，他和范成大都充作检讨官。
淮甸交战，魏杞以宗正少卿的身份出使金国，征召陈居仁为幕僚。当时和战不定，金兵驻在淮北，人心恐惧，突然金国骑兵到来，拉开弓箭站在道两旁，陈居仁上马，还从容举杯交给魏杞说：“天气寒冷，先喝了这杯酒。”观看的人很佩服他，于是他让金人开道入境，终于达成和议，减少岁币回到京城。因出使金国受赏，陈居仁转为承议郎，被授予诸王宫大小学教授。魏杞掌握大权，陈居仁安于依次补任为官，不曾谋求进升。虞允文想召他为自己的幕僚，他不去。虞允文想同他谈论兵事，他推辞说不行，回来后他给虞允文写信说“：有能力才能成就大事，如果只说大话，最终将一事无成，幸而成功很快也要失败。”虞允文为此不高兴。
陈居仁转为军器监主簿、宗正修玉牒。百官转对时，他说：“立国必须定下规制，陛下不是没有立国的资质，只是规制没定下。”孝宗开始很不高兴，说：“朕什么时候没定下规制。”陈居仁奏道“：陛下锐意恢复失地，接着和金国讲和，和、战、守三方面至今不定，哪个是规制呢？”虞允文说“：这正是他先前有关能力的论述，我今天更知道这些话的恰当了。”
陈居仁升为将作监丞，转为国子丞。乾道九年(1173)升为秘书丞。入朝奏对，谈论文武并用长久的方法：“陛下奖励进用武臣，非常符合持平救偏的道理，但未必得到有智谋勇略的人，或者多是些邪佞轻浮的人，将又有偏重的祸患。”皇上高兴地采纳。陈居仁为权礼部郎官。他曾说台阁应该多用通晓典故的人，皇上问谁能胜任，他回答说李焘、莫济可以。刚过了几天，李焘就被征召。
陈居仁极力请求到地方任职，于是他被任命为徽州知州。皇上命令他入朝向皇上辞别，对他进行慰勉、告诫。他到徽州后，宣布说天子节约经费对百姓施以仁爱，不能推广恩德，官吏就有罪。于是招集三衙军，在庭中树起二个标志，有纳税符合标准却遭到抑退的人，拿着自己交纳的东西站在标志下，亲自观看，人不滞留，官吏不能处理，纳税的人常常是带着多余的税物而回。邻州有诉讼，多到台省请求让陈居仁决断。陈居仁任官期满后，当地人挽留他，他走小路才得以离开。
陈居仁入朝奏对，皇上用新安的政绩奖励他。他请求把隆兴以来发布的宽恤诏令编辑分类，其中说道：“法令时间长了就容易忽视，事情时间长了就容易懈怠，只有严加戒饬，使人们在思想上有所警惕，那就会千万年如一日。”皇上说：“很有道理。”他又说：“朝廷对归正的人和忠顺的人，过于优待，而对战士反而不重视。战士们出生入死建立功勋，如今老了，添差已被罢去，廪食也只给一半，甚至在市上乞讨，军士解体。请朝廷对他们加以优抚，来表明国家始终感念他们的功劳，使后来的战士坚定报国之心。”皇上看后很高兴。恰好皇上在白石阅兵，就命令给战士再添差两任，衣粮全给，三军因此而欢欣鼓舞。
陈居仁留任户部右曹郎官，诏命没下达，朝廷正为《会要》编成而论功行赏，皇上说“：陈居仁的政绩是天下第一，可因此一起奖励他。”他特被转为朝议大夫兼权度支，又兼权礼部。恰好枢密院缺额，正在选拔人员，皇上说“：哪有陈居仁这样的人才可以久任郎官呢？”就授予他枢密院检详文字，不久为右司，升为左司，又升为检正中书门下省诸房公事，历兼左藏诸库。陈居仁亲阅案卷，曾说：“有罪的被免罪那么有冤屈的人上哪里去申告，被诬陷冤枉的七个人都应该叙复。”执政不同意，陈居仁退去，写明他们的冤情呈上。皇上说“：陈居仁办事精密确当，还有什么可怀疑的。”因天旱下诏征求直言，陈居仁请求命令公卿务必实行宽大的政策，御史京镗透彻地论述施政太严的弊病，这种风气没有改变。
陈居仁以吏部尚书的身份出使金国，回来后，升为起居郎，不久兼任详定一司敕令兼权中书舍人，对朝廷的泛恩滥赏，他都给以封驳，无所回避。他还说“：恩惠不波及一般百姓，名义上放宽对拖欠税赋的征收，实际是对刁顽的人施恩；名义上赦免有罪的人，实际是对奸邪的人施恩。希望把五等户的身丁钱全部免去，四等户的免去一半。”皇上采纳了他的建议。安定王子肜请求加封他的妾为夫人，陈居仁驳还他的奏疏，皇上很高兴，认为对风教有补益。陈居仁又论奏“：驾驭人的方法，贵在掌握要领，现在陛下亲自处理小事而忽视远大的谋略，重视小节而忘了大体，希望陛下举纲要以御使臣下，减少思虑以颐养精神。”第二天早晨，命令他澄清中书的事务。他为权直学士院。皇上说“：内外制从前委托数人，现在陈居仁一人承担，不见他有什么为难。”陈居仁请求下诏让大臣深入广泛地讨论有关“停止浪费，裁减冗兵，统计应当节省的费用数，确定免掉的租税项目。”这些都是官民的要求。
陈居仁以集英殿修撰的身份任鄂州知州，他筑长堤防御江水泛滥，翻新安乐寮使贫病的百姓住在那里，拨出闲田归他们使用。陈居仁升为焕章阁待制，转任建宁知府。当年发生饥荒，他拿出储备的米来平衡粮价，对数以巨万计的拖欠税赋加以宽限，代交零散的茧税。有因告发买粮而杀人的，正赶上赦免罪犯，陈居仁说：“这是乱民，放了他将会再出来为恶。”就杀了罪犯。观察推官柳某去世，贫困的无法归葬，他的二个儿子在路上乞讨，陈居仁听说后很怜悯他们，给他们衣服、粮食，买田来养活他们，选老师教育他们。镇江发生大旱灾，又把陈居仁调到镇江为守臣。陈居仁请求用十四万缗钱供给士兵粮食，没有答复；他又写信以义打动丞相，然后才得到允许。调发缗钱时陈居仁秘密前去观看。他暗中派人向荆楚地区的商人买粮，商人问：“是陈待制派来的吗？”就争相卖粮。陈居仁赈灾有方，使数以万计的人活了下来。他又发动饥民治理古时的海鲜界港，在丹徒修石石达，按时节储水放水，使漕运畅通。他惩治江阴的奸僧。
陈居仁被加封为宝文阁待制、福州知州。他到福州，有饥民聚在一起反抗，他分派迓兵阻击，首谋无计可施，自杀。陈居仁治理宗室的暴横，申明毒害的旧禁令。有诏命求间者，陈居仁又升为华文阁直学士，提举太平兴国宫，他去世后，被赠为金紫光禄大夫。
陈居仁风度稳健宏远，对人对己，一律待以诚信。遇事坚强果断有操守，所到之处号称是奉职守法的官吏，人们都建祠祭祀他。有奏议、制稿、诗文在世间流行。他的儿子叫陈卓。