2010年，參演首部電視劇《沒關(guān)系，爸爸的女兒》，飾演鄭真久的女兒鄭世妍。

　　2011年2月，與千正明、韓智慧聯(lián)袂主演歷史劇《伙伴》；8月與韓高恩、吳世貞共同出演電視劇《Bilitis俱樂部的女兒們》；同年憑借《我的女兒是花兒》獲得2011年SBS演技大賞女新人獎(jiǎng) ?。

　　2012年，主演KBS電視臺(tái)出品的水木劇《新娘面具》，憑借劇中飾演的變臉術(shù)士吳牡丹一角獲得2012年KBS演技大賞女新人獎(jiǎng) ?；同年主演SBS周末劇《五根手指》，飾演天才感性的鋼琴演奏者洪多美 ?，憑借洪多美一角受到觀眾關(guān)注 ?，但因同時(shí)接拍兩部電視劇引發(fā)爭議 ?。同年，成為韓國中央大學(xué)學(xué)生 ?。

　　2013年8月31日-2013年12月1日，陳世妍出演了話劇《Closer》，飾演愛麗絲一角。

　　2014年1月，主演KBS水木劇《感激時(shí)代》，以上世紀(jì)30年代的上海為背景，講述了韓中日三國黑社會(huì)之間的愛情、友情和兄弟義氣 ?，飾演申正泰的戀人金玉蓮 ?，演繹上海灘夜總會(huì)夜鶯嬌媚動(dòng)人的形象。 ?5月，與李鐘碩、姜素拉、樸海鎮(zhèn)共同主演SBS月火劇《doctor異鄉(xiāng)人》，劇中陳世妍首次嘗試一人分飾二角，既要飾演主人公樸勛的初戀宋在熙，又要飾演韓國醫(yī)麻醉領(lǐng)域?qū)＜翼n勝熙； ?7月代言DNF拼圖手游《地下迷城勇士》 ?，與李玹雨共同代言七喜飲料。9月陳世妍參與拍攝浪漫喜劇電影《警察家族》，飾演可愛開朗的女主角樸英熙 ?，講述的是警察家族出身的女兒和犯罪組織家族出身的兒子結(jié)婚的故事； ?與洪宗玄一同錄制了將在電影末尾出現(xiàn)的OST《今生只有你》 ?，《危險(xiǎn)的見面禮2》4月29日韓國上映 ?。11月15日憑借電視劇《doctor異鄉(xiāng)人》獲得第3屆大田電視劇節(jié)女子人氣賞 ?。

　　2015年7月，出演由搜狐視頻和韓國知名制作公司金鐘學(xué)聯(lián)手打造的網(wǎng)絡(luò)劇《高品格單戀》中的女主角 ?。11月確定出演MBC周末劇《獄中花》，成為該劇女主角 ?。