初为鄞县学徒，宁宗、理宗之际，历溧水、绍兴、鄞县教授。嘉定间（1217～1224）任江西南城县令，宝庆三年（1227）任兴化军通判，端平三年（1236）以朝散大夫知台州，除浙东提举，次年改知嘉兴府。淳祐四年（1244），以精研经术，除为国子司业。九年（1249），以侍除宝章阁待制致仕。卒赠光禄大夫。陈振孙性喜藏书。以藏书知名，在通判兴化军任职（今福建莆田）时，先后访购和传录了当地藏书家如郑寅、李馥、方渐、郑樵、林霆等人的藏书，在江西南城任县令时，当地有藏书家，他抄录了众多罕见之书。如唐代元度所撰《九经字样》，乃是五代开运丙午年（946）刻印的古京本，这是他收藏的最古的版本。还借抄官方禁止刻印的图书，如《奉诏集》、《亲征录》、《龙飞录》、《思陵录》等书，均为珍异之本。藏书楼名为“直斋”。先后积书达51 480卷。周密在《齐东野语》卷12中说：“近年惟直斋陈氏书最多，盖尝仕于莆，传录夹漈郑氏、方氏、林氏、吴氏旧书至五万一千一百八十余卷，且仿《读书志》作解题，极其精详。”其实，陈振孙不仅在莆田收书。由于他前后任职的浙江、江西、福建都是当时图书事业比较发达的地区，因此他每到一地都不辞辛苦地向当地学者、藏书家求教，购买和传录典籍，从而大大丰富了自己的收藏。在他后来撰写的书录提要中，有不少内容反映了他辛勤收书的过程。经过数十年心营目识和材料的积累，他把自己对于典籍整理研究的心得，按晁公武《郡斋读书志》的形式，撰成私家藏书目录《直斋书录解题》56卷。

仿晁公武《郡斋读书志》，编成《直斋书录解题》，是我国第二部著名的私家藏书提要题解目录。该目原本56卷。它的特点在于解题，它介绍作者生平，举每书基本大意，评其得失，考辨谬误。每书不只记载书名，对一书卷数、作者姓氏官职以及学术渊源或版本类别，均作著录。在“解题”中，寥寥数语，或记古书款识和版刻，或阐所得善本书之经过。《直斋书录解题》的学术价值，可与《郡斋读书志》相媲美，它们被誉为古代私家书目的“双璧”。全目共著录图书3039种，51180卷，这个数量大大超过了宋代及以前的私人藏书，而且与当时的官府藏书相比，也毫不逊色，藏量超过了《中兴馆阁书目》的44486卷，就是《中兴馆阁书目》加上孝宗以后增修的《续目》，两者的藏量也仅比《直斋书录解题》多出8000卷。能在一部私藏书目内对如此众多、广泛的典籍进行评介和考证，由此也就不难想象其收藏典籍的功劳及所著书录的价值了。书录的另一个突出特点是能根据当时图书的实际情况，在图书分类上有所改革。他的图书分类继承了过去目录的传统，沿用了旧的类目，但又有创新，设立了语孟、别史、诏令、法令、时令、音乐等新的类目，这些类目大多被宋以后的公私目录所仿效。《直斋书录解题》的解题内容丰富而明切，或述撰人事迹，或论学术源流，或考真伪得失，而注重典籍的版本款式，为一大特色。从解题中可以看到，他对许多典籍的刊刻时间和地点都有简要的记载，不但记京本、监本等刻本的特点，也记录了抄本、拓本的情况。该目所著录的书籍后来大部分已佚。根据“解题”，为古籍考证提供了宝贵资料，对考宋一代学术源流有指导门径的作用。原本已佚，现通行本是后人从《永乐大典》中辑出，共22卷，分经、史、子、集四录，53类，收书3 096种，51 180卷。超过南宋官修目录《中兴馆阁书目》所著录之数。对后世影响深远，对丰富古典目录学内容有重要贡献。元马端临作《文献通考·经籍考》，以晁、陈二目为蓝本。《直斋书录解题》在流传过程中，未能完整保存下来。清四库馆臣只从《永乐大典》辑出22卷。今上海古籍出版社在此基础上，吸收清人卢文弨的校勘成果，出版了较为实用的点校本。《直斋书录解题》虽已残缺，但仍为学林所重。《四库全书总目》推许说：“古书之不传于今者，得藉是以求其崖略；其传于今者，得藉是以辨其真伪，核其异同。亦考证之所必资，不可废也。”①

陈振孙不仅究心目录学，对理学也颇有研究。刘克庄在《故通判大夫宝章阁待制致仕陈振孙赠光禄大夫制》中评论说，“早号醇儒，得渊源于伊洛；晚称名从，欲辈行于乾淳”②。学术上他服膺朱熹，在书录解题中甚为推崇；而于象山心学，则颇有贬斥。除《直斋书录解题》外，还撰有《易解》、《尚书解》、《吴兴人物志》、《氏族志》、《玄真子渔歌碑传集》等，但皆不传。