李适之罢相后，陈希烈被
李林甫举荐为宰相，初授同
中书门下平章事，后升任左相，兼
兵部尚书，封颍川郡公，又进封许国公。他任相期间，先后依附李林甫、
杨国忠，唯唯诺诺，毫无作为，后罢为太子太师。
安史之乱爆发后，陈希烈被俘，并投降叛军，被授为宰相，两京收复后被朝廷赐死。
欧阳修、
宋祁在编撰《
新唐书》时，将其列入《
奸臣传》。
陈希烈年轻时博览群书，精通道家学说，后被
李隆基召入禁中，讲解《老子》《易经》，累迁至秘书少监，并常以神仙符瑞取悦于玄宗。
开元十九年（731年），陈希烈升任
工部侍郎、集贤院学士，主持集贤院事务，并整理唐玄宗的撰述，后改任门下侍郎。
天宝（742年），陈希烈兼任崇玄馆
大学士，封临颍侯。
天宝五年（746年），陈希烈被任命为同
中书门下平章事，成为宰相。当时，
李林甫专断朝政。他认为陈希烈深受皇帝宠信，而且性情谦柔，容易控制，因此荐其为相。天宝六年（747年），陈希烈升任左相，兼
兵部尚书，封颍川郡公。
陈希烈拜相后，与李林甫相得甚欢。李林甫为相多年，权倾朝野，虽然其阴险奸诈足以巩固自己的地位，但也深得陈希烈的佐佑唱和之力。当时，李林甫在家中处理政务，百官都集聚到他府前等候召见。而陈希烈虽坐镇政事堂，却无人见，他只是在公文上署名而已。
天宝十一年（752年），
京兆尹王鉷之弟王焊与刑图谋作乱，欲杀死
李林甫、陈希烈、
杨国忠，却遭到镇压。
李隆基命陈希烈与杨国忠审讯，并赐王鉷自尽。杨国忠欲借此案牵引李林甫，而陈希烈与
哥舒翰则从旁作证。不久，李林甫病逝，杨国忠拜相。
天宝十三年（754年），陈希烈因受杨国忠忌恨，只得上表辞位。唐玄宗遂任命
韦见素为宰相，将陈希烈罢为太子太师。陈希烈为此怏怏不乐。
天宝十四年（755年），
安禄山起兵反唐，并攻占
洛阳市。
至德元年（756年），安禄山称帝，建立燕国，并于六月攻陷
长安。
李隆基仓皇逃奔蜀地，陈希烈未及随从，被叛军俘获。他与
张垍、
达奚珣等人投降叛军，被任命为宰相。不久，皇太子
李亨在灵武称帝，是为唐肃宗。
至德二年（757年），
郭子仪收复两京。
李豫李俶进入洛阳，陈希烈等降臣三百余人素服待罪，被押送长安。唐肃宗采纳
李岘的建议，将他们分为六等定罪，分别予以斩首、赐自尽、杖一百、流放、贬官。陈希烈论罪当斩，但唐肃宗念其曾受玄宗宠信，特减免一等。同年十二月（758年2月），陈希烈被赐死于家中。
陈希烈进士及第后，曾为人撰写碑文。后此人获罪抄家，陈希烈也因碑文受到牵连，以为同党，送交
河南郡衙门。陈希烈自我辩护，洋洋洒洒百余言。河南尹
薛季昶非常惊奇，把他请上厅来，道：“你将来能当宰相，我要把子孙托付给你。”陈希烈后果然官至宰相。
刘昫：希烈柔而多智，长于名理，竟死于名。所谓离娄不见其眉睫，与夫平叔、太初，同膏肓耳。
司马光：为人臣者，策名委质，有死无贰。希烈等或贵为卿相，或亲连肺腑，于承平之日，无一言以规人主之失，救社稷之危，迎合取容以窃富贵；及四海横溃，乘舆播越，偷生苟免，顾恋妻子，媚贼称臣，为之陈力，此乃屠之所羞，犬马之不如。
洪迈：①
安禄山、
朱泚之变，陈希烈、张均、
张垍、
乔琳、
李忠臣，皆以宰相世臣，为之丞弼。而
甄济、权皋、刘海宾、
段秀实，或以
幕府小吏，或以废斥列卿，捐身立节，名震海内。人之贤不肖，相去何止天冠地履乎！②
李隆基以
李林甫为右相，付大政，而左相
牛仙客、
李适之、陈希烈前后同列，皆拱手备员。
汤鹏：凡与不成臣节者处，皆乡原也。是故
蔡义貌如老妪，行步俛偻，此
霍光所以孽其邪谋也；
孔光名儒，持禄保位，此
王莽所以老其贼计也；牛仙客与时浮沉，陈希烈为人左右，此李林甫所以肆其阴诡也；
裴冕老病易制，
关播暗畏不言，此元载、
卢杞所以厚其贪横也；
何执中陆陆无所建明，此
蔡京所以骋其凶谲也；
王次翁工柔媚，无几微人，此
秦桧所以坚其缪误也；
李东阳俯首而已，此
刘瑾所以资其浊乱也；
魏广微惧而自明，此忠贤所以启其窥窃也。