她出演2010年的电视剧《没关系,爸爸的女儿》的配角而出道。次年在《我的女儿是花儿》中饰演一个医院的复健治疗师,性格大大咧咧迷迷糊糊,但是个性开朗积极向上,她凭借这一角色获得了SBS演技大赏女新人奖。
在她主演的电视剧《新娘面具》中,她变身成一个坚强派的糖果女孩吴牡丹。无论遇到多么大的困难,她都能靠“我是独立军大将谭舍利的女儿呀”这句话挺过来。
吴牡丹这一角色是她经过很多次选拔获得的,导演和男主朱元都认为陈世妍的颜值和气质都与这一角色有很大契合度。18岁就扛起女主角这一面大旗,还是很多前辈们都不想挑战的抗战题材电视剧,收视率很喜人,她也凭借变脸术士一角获得了KBS演技大赏女新人奖。
而真正让她被观众所熟知,是在《doctor异乡人》里一人分饰二角,既饰演男主角的初恋宋在熙,同时也是麻醉领域专家韩胜熙。是初恋、是麻醉师,谜一般的女子,以生命换取爱的自由,笑容干干净净的她,俘获了很多观众的心。