陳旭出生在壹個普通家庭，媽媽是公司會計，爸爸做生意。陳旭從小就是家裏的乖乖女，小學二年級時，便跟隨父母到上海讀書，由於父母生意繁忙常年照顧不到女兒，姑姑陳紅決定帶侄女北上，繼續中學教育。壹直以來，陳紅對陳旭像對親生女兒壹般，基於對陳旭的厚愛，陳紅專為她起乳名“婷婷”，則是期待著她能亭亭玉立，健康快樂：“外界看來姑姑是壹個女強人，但對我來說姑姑更像是我的第二個媽媽，平易近人，和藹可親。”
童年時代的陳旭，夢想是成為壹名教師，中學時期受到姑姑的影響，開始學習藝術——音樂、舞蹈、繪畫等；17歲時，決定報考藝術類院校，終在2004年順利考入北京電影學院表演系本科班。