陈桢一八九四年生于江苏邗江瓜洲，少年为争公费求学的名额，十八岁改入江西铅山籍应考。一九一八年他从南京金陵大学农林科毕业，次年考取公费留美，先后在康奈尔大学、哥伦比亚大学读书，在摩尔根的遗传学圈子里受过系统训练，一九二一年获硕士学位。一九二二年回国，他到南京东南大学任教，是最早把遗传学搬上中国大学讲堂的人之一，同时在中国科学社生物研究所做研究。
做研究得有材料。果蝇是西方人的材料，他看中的是中国随处可见的金鱼：家养品种繁多，龙睛、双尾、长鳍、短身、透明鳞，各种变异都摆在眼前，而它的野生祖先鲫鱼还活在河里，正适合追问一个问题——这些奇形怪状的品种，究竟是慢慢「养」出来的，还是突变出来的。
他的设备寒酸：十几个鱼缸、两脚规、刻度尺、一台显微镜。他让不同品种的金鱼杂交，又让金鱼与野生鲫鱼杂交，逐条记录、计数、统计。一九二五年，他发表《金鱼外形的变异》，把体形、鳍、眼、鳞、体色各性状的变异一一罗列，用刚兴起的突变论指出，残缺背鳍、龙睛、双尾这些特异性状来自可遗传的突变，而不是饲养环境直接造成；他又据文献理出金鱼的家化脉络：宋代杭州、嘉兴一带野生金鲫鱼先因放生进入半家化，再经家养、盆养和有意识的选种，几百年间陆续变出各个品种。
一九二八年，他在美国《遗传学》杂志发表透明鳞与五花遗传的研究：纯合透明鳞鱼与纯合正常鳞鱼杂交，子一代全是杂合的五花鱼，五花鱼自交，后代透明、五花、正常大致呈一、二、一之比。这是国际上第一次在鱼类中证实孟德尔定律，也是不完全显性遗传的经典一例，震动了当时的生物学界；一九三四年，他又用蓝、紫两色金鱼杂交，进一步理清多对基因控制体色的遗传规律。这些工作后来汇成《金鱼的家化与变异》，一九五六年出版，成为鱼类变异与遗传研究的经典文献。他还把同样的考据功夫用在生物学史上，五十年代初发表《金鱼家化史与品种形成的因素》，从宋人笔记、方志、本草里爬梳出金鱼半家化、家化、盆养、有意选择四个阶段，用史料与杂交数据互相印证。
教书之外，他长期主持清华大学生物系，编过影响很大的中学生物学教科书，培养出大批生物学者；一九四八年他列名中央研究院首届院士。新中国成立，他主持中国科学院动物研究室，后来的动物研究所即由此发展。一九五七年十一月，他病逝于北京，享年六十三岁。十几个鱼缸养出的这一串杂交数据，不仅替中国现代遗传学开了头，也把一个看似赏玩的问题，做成了正经的科学。
❝金鱼的奇形不是养出来的，答案在野鲫鱼一次次的突变里。（大意）❞