陳毓蔚1947年從舟山中學畢業(yè)后，考入上海復旦大學化學系，1953年復旦大學提前一年畢業(yè)，被分配到中科院地質(zhì)研究所工作。那時，新中國百廢待興，迫切需要科技人才，她人年輕，又好學，很快成為所里的一名科研骨干。1955年，陳毓蔚親耳聆聽了周恩來總理關(guān)于向科學進軍的報告，更堅定了為新中國科技事業(yè)奮斗一輩子的決心。不久，國家制定12年科學遠景規(guī)劃，籌建同位素地質(zhì)學科，被提上議事日程。陳毓蔚被中科院派往前蘇聯(lián)科學院地質(zhì)化學與分析化學研究所學習。在蘇留學期間，她不但如饑似渴地進修一些規(guī)定的課程，還自發(fā)增補了核物理、放射化學、放射地質(zhì)等有關(guān)新理論、新技術(shù)的課程，并積極到實驗室進行技術(shù)實踐，為以后回國籌建新興學科、開展科學研究打下了基礎(chǔ)。”

1960年，陳毓蔚歸國之時，正值祖國處于經(jīng)濟困難時期。為了填補中國同位素地質(zhì)學科空白，趕超世界先進水平，同時為加快開發(fā)當時國家緊缺的石油、金屬等礦產(chǎn)資源的進程，陳毓蔚歸國后顧不上歇息，就和一批科學家投入到我國第一個同位素實驗室的創(chuàng)建工作中。當時，“在干中學，在干中培養(yǎng)科研人才，早出成果，快出成果”，是這個實驗室的任務(wù)。陳毓蔚和同事們克服各種困難，于實驗室建立第二年便發(fā)表了第一篇同位素專業(yè)科研論文，在國際化學界引起了強烈反響。期間，陳毓蔚還負責組織編寫了我國第一份同位素地質(zhì)年代學講義，并在中國科技大學開課講學，為培養(yǎng)我國首批同位素地質(zhì)科研隊伍作出了貢獻。

“文化大革命”中，陳毓蔚被打成“修正主義的黑干將”，受到錯誤批判，同位素實驗室的工作也一度中斷。1975年，在科技戰(zhàn)線整頓中，陳毓蔚恢復了同位素地球化學實驗室副主任職務(wù)，她立即帶領(lǐng)課題組到全國有關(guān)研究單位進行調(diào)查，重新確立實驗室的科研方向和任務(wù)，在全國同行中起到了積極的帶頭作用。

改革開放以后，陳毓蔚得以全身心地投入到科研工作中。她先后參加了我國東北、華北地區(qū)前寒武紀年代學研究及華南、青藏地區(qū)花崗巖類、層控礦床等同位素地球化學研究，總結(jié)提出了我國礦石鉛同位素組成分類及其與地殼演化關(guān)系，發(fā)展和推動了鉛同位素地球化學理論及其應用，受到國際化學界的關(guān)注和尊敬。1985年，已是54歲的陳毓蔚南下廣東，籌建中科院廣州地球化學研究所，帶領(lǐng)科研人員進行我國南沙群島等一些重要海域的綜合調(diào)查和相關(guān)課題的研究，單從1986年至1993年，她就先后有一項科研成果獲國家科技進步特等獎，3項科研成果分獲國家自然科學一等獎和二等獎。1986年，陳毓蔚成為國務(wù)院學位委員會批準的我國首批博士生導師，享受國務(wù)院特殊津貼；1994年，她被評為“有突出貢獻的我國第一代同位素地質(zhì)年代學專家”。

1980年獲全國“三八”紅旗手稱號；1994年獲中國地質(zhì)學會專委會授予的我國第一代同位素地質(zhì)年代學專家突出貢獻榮譽證書；歷任中國科學院地球化學研究所副所長、所技術(shù)委員會主任、所學位評定委員會主任，《地球化學》雜志編委會副主任，中國《海洋與湖沼》編委委員，廣州市科技翻譯協(xié)會副理事長，廣東省高級科技職稱評委，地質(zhì)礦產(chǎn)部同位素地質(zhì)開放實驗室學術(shù)委員會委員。

陳毓蔚四十余年來，一直從事分析化學、放射化學、同位素地球化學的研究工作，參加創(chuàng)建我國第一個同位素地質(zhì)實驗室，培養(yǎng)出一支專業(yè)科技干部隊伍；還參與為中國科技大學編寫第一份《同位素地質(zhì)年代學》講義，并教學與培養(yǎng)專業(yè)學生隊伍，填補了我國同位素地質(zhì)學科空白。
長期以來，她參加完成了我國一些重要地區(qū)（華南、西藏、東北和華北地區(qū)）的同位素年代學的研究，提出我國礦石鉛同位素組成分類及其與中國大陸地殼演化的制約關(guān)系論點。與其他同事一起，發(fā)展和推動鉛同位素地球化學理論和應用領(lǐng)域，在國內(nèi)外引起反響。近些年參加我國南沙等重要海域的綜合調(diào)查研究課題，開展海洋古環(huán)境和古氣候演化的同位素地球化學研究。她又密切注視著廣東珠江三角洲地區(qū)的環(huán)境演化問題，試圖將同位素地球化學學科知識與技術(shù)力量引入環(huán)境科學研究之中，為我國港口建設(shè)、海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)及環(huán)境污染控制對策提供重要信息。

陳毓蔚在國內(nèi)外發(fā)表論文和專著八十余篇（部），培養(yǎng)出碩士生、博士生多名，多次獲中國科學院自然科學獎和中國科學院科學技術(shù)進步獎。1991年獲國務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼。陳毓蔚還多次赴美國、加拿大、澳大利亞、日本、新西蘭、前蘇聯(lián)、匈牙利和香港等國家和地區(qū)參加國際會議或率團考察訪問，1988年至1989年曾在加拿大安大略省皇家博物館地質(zhì)室工作半年。她在積極開展科學研究與各國科學家進行學術(shù)交流等方面均作出了重要的貢獻。