陶望龄，明南京礼部尚书陶承学之三子，榜眼陶大临的侄子。嘉靖三十五年（1556）陶望龄少有文名，5岁时有人出上联“中举中进士，”他应声对道：“希贤希圣人。”7岁时，父亲任职河南，全家行到半途，母亲因事拟返乡。母亲问陶望龄：“从父耶？从母耶？”他拱手答道：“男子固宜从父。”遂与父行。9岁时，他经常与其兄“匡坐终日”，相互问答，谁也听不懂他们在说些什么，“皆世外语”。陶望龄17岁补邑弟子员，遂致力于古文辞，“搜讨百氏，力追先秦，广涉各书”。19岁与学者商周祚之孙女结婚，燕尔之初，仍然每日读书作文。浙江督学林景庸读了陶望龄的文章后，评价极高，特给予禀生待遇。
陶望龄于万历十三年（1585）考中乡试第二名。四年后会试第一，殿试第三，与董其昌、袁可立为同年，授翰林编修。万历二十三年（1595）三月，被内阁提名充任正史纂修官，与焦竑、袁伯修、黄平倩共同研究性理之学，尤其痴迷王阳明的学说。他久在翰林，以清新自持被推为诗文之首。万历三十三年（1605）十月，升为国子监祭酒。
宰辅沈一贯以“妖书”之事，欲陷害礼部尚书郭正域。事发紧急，陶望龄与状元唐文献，同僚杨道宾、周如砥一同来见沈一贯，正色责以大义，并愿弃官与郭尚书同死，在众官员的救护下，郭正域的案情才得到缓解。
陶望龄曾上《正纪纲》之疏，内中言道：“大臣所是，小臣所非，相援相讦，以成曹耦。下以非法争法，上以烦言止言。一议反复，而数月未定；一语纠结，而累牍不止。则大臣与小臣不交。”指出内阁重臣与朝廷众臣之间互相缺乏沟通的四种弊端，造成“精神不运，而问纪纲。纪纲不调，而问风俗。马不进而策车，御不役而咎马。”的怪现象。可惜他关系国计民生，切中时弊的奏章，并未受到重视。陶望龄还上疏议论边防之事，同样未被采纳。
万历二十四年（1596），陶望龄请假回乡，袁宏道正任江苏吴县县令，陶望龄特慕名前去拜访，两人长谈三日，引为知交。次年，袁中郎辞官来到绍兴，与陶望龄同游越中山水，对绍兴的奇山、怪石、秀水产生了浓厚的兴趣，写了不少有名的诗句，使绍兴山水名扬天下。有一天晚上，袁宏道在陶望龄家随意抽取书架上的书，拿到《阙编》诗一卷，纸张印术俱劣，而且都被煤烟熏黑了，但袁宏道在灯下读了没几首，就惊讶地跳了起来，忙问陶：“这《阙编》诗的作者是谁？是古人？还是今人？”陶说：“这是我的同乡徐渭（字文长）先生写的。”于是两人一起在灯下读诗，读了就叫好，叫好之后再读，入睡的童仆都被他俩吵醒了。在袁宏道的鼓励下，陶望龄花很大力气，将著名画家徐渭散佚的作品搜集整理，编成了长达三十卷的《徐文长集》。