陳能寬，1923年5月出生於湖南省慈利縣江埡鎮一個山溝裡。陳能寬自幼好學，且刻苦努力。在常德雋新中學讀初中，他對幾何學十分著迷，受到該校一位幾何老師的很大影響，為他日後進行金屬結構的研究打下了良好基礎。1939年初中畢業後，他以最高總分考取有獎學金的長沙內遷沅陵的雅禮中學。高中期間，他的英語和理科成績都很好，1942年以優異成績被保送入國立交通大學貴州分校（含當時遷到平越的國立交通大學北平鐵道管理學院和交通大學唐山工學院）入唐山工學院（現西南交通大學）礦冶系。留學考試剛恢復，他和妻子裴明麗（唐山交大，現西南交通大學土木系畢業）考取了有政府支持的自費留學，於1947年到美國深造。
1955年秋，中美兩國在日內瓦達成「交換平民及留學生」協議，他才真正有了歸國的希望。有些美國朋友對他急於回到貧窮落後的中國不解，他說：「新中國是我的祖國，我沒有理由不愛她。這種誠摯的愛，就象是被愛神之箭射中了一樣，是非愛不可的！」。陳能寬終於在1955年11月25日，帶著全家大小乘威爾遜總統號輪船，從舊金山經檀香山、日本、菲律賓、香港，於12月16日抵達深圳，實現了回國願望。
1956年起，陳能寬先後到中國科學院應用物理研究所（後改名物理所）和中國科學院金屬所任研究員。1960年6月，經中央批准，陳能寬與其他科技骨幹奉命選調到二機部參與原子彈、氫彈的攻關事業，由於工作的特殊性，陳能寬在這一專業領域中默默無聞地工作了30餘年。有的發明創造和科技成果在報獎時，大家公認陳能寬應該排名第一，他卻「利用職權」把自己的名字勾掉，將榮譽讓給一起攻關的年輕人。最後公布名單時，他比列名的人更感到欣慰和歡悅。
20世紀80年代早期開始，陳能寬就積極組織了院內外專家的跟蹤研究，動態消化分析，參與了中國跟蹤世界高科技發展的863計劃的前期論證、綜合分析和評估；863計劃有關領域的起草、制訂和實施工作。1988年，陳能寬兼任國防科工委科技委副主任，從核到非核，從軍用到民用，對中國國防科技領域的發展戰略研究提出了新的見解，為90年代，中國建立軍民結合新體製作出重要貢獻。陳能寬於1997年6月15 日在第4屆全國雷射科學技術青年學術交流會上提出：「科學的任務是揭示事物發展的客觀規律，探求客觀真理，作為人們改造世界的指南。時至今日，面臨著「複雜」的環境中的挑戰，促進學科間的碰撞、交叉與融合，促進整體性認識，激發科學新思想，已是中國科學家需要再思三思的問題」。