陈深因母亲张丽华的缘故，自幼极受父亲宠爱，至德元年封始安王，邑二千户。不久又封为军师将军、扬州刺史，置佐史。祯明二年，陈后主废掉庶长子陈胤的太子之位，立陈深为皇太子。
祯明三年，隋师济江，六军败绩，隋将韩擒虎自南掖门入，百僚逃散。陈深闭阁静坐，只留舍人孔伯鱼在旁侍奉。隋军冲进宫中，陈深命人宣令慰劳他们道：“军旅在途，不乃劳也？”军人肃然起敬，不敢相侵。陈亡，陈深随其他皇族成员一道入隋。隋炀帝时，官至枹罕太守。唐高祖武德年间，官至秘书丞，在任上去世。
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