陈季同早年入福州船政局，后去法国学习法学、政治学，历任中国驻法、德、意公使馆参赞，刘铭传赴台湾幕僚、副将，曾建议组织“台湾民主国”，任“外务大臣”，失败后内渡大陆。弟弟陈寿彭是法语翻译家。
1866年，15岁的陈季同考入福州船政局附设的求是堂艺局前学堂读书。学堂的教员多为法国人，用法语讲课，所用的教材也是法文书，所以陈季同打下了扎实的法文基础。1875年陈季同毕业，因“西学最优”而受船政局录用。同年，他随法国人日意格到英、法各国参观学习，1876年底回国，任教师。
翌年，他以翻译身份随官派留欧生入法国政治学堂学“公法律例”。后任驻德、法参赞，代理驻法公使并兼比利时、奥地利、丹麦和荷兰四国参赞，在巴黎居住16年之久。
由于长期在欧洲工作和生活，陈季同通晓法文、英文、德文和拉丁文，特别是法文造诣在晚清中国可谓独步一时，于西方文化也有较深入的了解，同时又有深厚的国学修养。为了让西方人更好地了解和认识中国人、中国文化及其价值，他著、译了7种法文书，在当时的西方很有影响。他也译介了一些法国的文学作品和律法文献。
陈季同，字敬如，福建侯官人，家世不显，“少孤露，读书目数行下”。1867年2月，福州船政局创办附设学堂求是堂艺局， 陈是首批进入制造学堂即前学堂的学生。在校期间，主要学习法国语言文字和一般西学课程，“历经甄别，皆冠其曹”。1873年毕业，“拔充办公所翻译。时举人王葆辰为所中文案，一日论《汉书》某事，忘其文，季同曰出某传，能背诵之。”（注：《福建通志·列传》卷39，清列传八。）可见此时陈于中西学都已奠定较好的基础。两年后，当他和几位同学出现在“科学文艺之渊薮”巴黎和“世界文明之导师”的法国人面前时，“他们的知识，特别是数学知识，使遇见他们的外国官员都感到大吃一惊”。（注：巴斯蒂前揭文，《辛亥革命史丛刊》第8辑；《通信》， 《新青年》第2卷第3号，1916年11月1日。）
陈季同载入史册，是由清末首批派学生赴欧洲留学开始的。但此事中外史家颇有误会处。1872年中国派遣留美幼童时，主持福州船政局的斯莱塞格（Louis Dunoyer de Segonzac）提出应照例派人留学法国。尽管1867年法国外交大臣曾致函驻华公使，指示鼓励中国派留学生，这时却对斯氏的建议不感兴趣。1873年，福州船政大臣沈葆桢奏请派遣学生赴法国留学，计划派40—50人。清廷饬李鸿章议复，迟迟未决。不久发生台湾事件，沈葆桢赴台筹划防卫，该计划搁置。1875年3月， 因福州船政局前船政监督日意格（Prosper Giguel）归国，沈葆桢“于前学堂内派出魏瀚、陈兆翱、陈季同等三人，后学堂内派出刘步蟾、林泰曾等二人，随同日意格前往游历英吉利、法兰西等处，俟机船铁胁新机采购既便，仍随日意格同归”。据此， 陈季同一行5人赴欧，目的并非留学，而是游历。 二者的身份使命在清末截然两分，一为学生学习，一为官绅考察，不宜混淆。他们于3月17 日从福州启程，5月初抵达法国的马赛，即分别前往英法两国参观考察， 直到1876年初，魏瀚、陈兆翱才入土伦市郊的船厂学习制造，刘步蟾、林泰曾则进英国的海军学校。这也说明他们此行本来不是留学。而既不学制造也未学驾驶的陈季同，更负有特殊使命。“癸酉朝议拟派使驻西洋各国，然不知崖略，须先遣人往探，令船政大臣沈葆桢举其人。众皆惮风涛，季同独请行，遂保以都司，偕洋员日尔格游历英法德奥四国，与彼都人士周旋晋接，悉合kuǎn@②窍。赴法前，陈季同曾随沈葆桢到台湾筹防，参与机要，早已不是一介书生。其余4人也均已毕业。1876年4月23日，结束考察的陈季同和刘步蟾、林泰曾随日意格离法归国，6月初抵福州。 如果是留学， 这样乍入还出未免反常。清方有关文件对5人身份含糊其辞， 或有意掩饰其实际使命。后人失察，径呼为学生，以讹传讹至今。
1876年10月，陈季同随日意格、李凤苞等人到北京会见即将出任驻英国公使的郭嵩焘，此行当为向清廷报告欧洲考察详情。