1988代表中央戏剧学院参加国际戏剧院校戏剧节，因《挂画》获独角戏特别大奖，大四那年，她被选中担任电视连续剧《外来妹》的女主角，1991年主演电视剧《外来妹》播出，饰演从打工妹到民营企业带头人的“越小云” 该剧获飞天奖一等奖，陈小艺获飞天奖最佳女主角提名。
1993年参演电影《离婚》饰演马少奶奶，获得第十七届百花奖最佳女配角奖，1997年，主演刘惠宁执导的电视连续剧《老房子》，2002年在电视剧《苦菜花》中饰演母亲冯大娘 ；与孙红雷合作主演《激情燃烧的岁月》姊妹篇《军歌嘹亮》。
2003年，参演电影《看车人的七月》获金鸡奖最佳女配角提名，2006年，与孙红雷主演刘惠宁导演的电视剧《半路夫妻》，获得第二届“中国剧，中国造”最佳女演员。
2007年，再凭电视剧《半路夫妻》获第十三届上海电视节白玉兰奖最佳女演员提名，第二十六届飞天奖提名，2007年，与孙红雷主演电视剧《大工匠》，入围新浪网第二季度最佳女演员，与搭档孙红雷获得“BQ07年度红人榜之荧屏最佳拍档提名”。
2009年，参演民国电视剧《北方有佳人》，剧中陈小艺一改以往的温柔贤淑，饰演一个刀子嘴豆腐心的养母；并凭借洪喜娘一角提名第十六届上海电视节最佳女演员 ， 2010年，在电视剧《女人四十》中饰演杜晓玲一角。参演电视剧《北方有佳人》。
2013年5月，陈小艺与张国立、张涵予主演的电视剧《唐山大地震》在山东等四家卫视播出，饰演“李元妮”一角，2014年10月27日，陈小艺、许亚军主演的《我和我的他们》在安徽、云南、深圳、广西卫视黄金档播出，陈小艺饰演女主叶子。同年，主演电视剧《亮色人生》 。
2015年电视剧《天使的微笑》于5月1日播出，参演电视剧《女不强大天不容》，主演话剧《贵妇还乡》，主演现实主义风格戏剧《莲花》，2016年1月，电视剧《亲娘木兰》开机，主演的年度情感大戏《天伦》在3月1日播出，2018年5月19日，作为中戏87级“戏骨班”成员参与录制东方卫视体验型励志综艺节目《青春同学会》 。