陈光旭于1905年12月1日出生于河南省淅川县荆紫关。其父陈子翘，母党世范。在家乡小学毕业后，1920年考入天津南开中学学习。1926年中学毕业时，适逢北伐战争，南北交通中断，且家庭经济困难，故辍学二年。1928年考入清华大学化学系。1929年与秦志超女士结婚，生有二男二女。虽系家庭包办婚姻，但俩人感情甚好。1933年毕业后留校任助教。“七七”事变爆发后，陈光旭随校南迁，在昆明西南联大继续任教。1942年到美国伊利诺州立大学研究院深造，从师于著名有机化学家亚当斯（Roger Adams）。在此期间，袁翰青、蒋明谦、邢其毅等人也在亚当斯的实验室学习或工作。以后，他们都成为我国著名的化学家。1943年，陈光旭获理学硕士学位。1945年以《四氢大麻醇类似物的制备》的论文获理学博士学位。同年在美国礼来（Eli Lilly）公司任研究员，从事药物化学的研究工作。1946年回国后，在当时的北平研究院化学研究所任研究员。同时在北京大学化学系、北京大学医学院药学系等院校任兼职讲师。中华人民共和国成立后，1950年化学研究所南迁上海，陈光旭留在北京，任北京师范大学化学系教授。1952年加入九三学社，并于同年随土改工作队赴湖南省祁阳县工作。回北京后，一直在北京师范大学化学系从事科研和教学工作，发表论文数十篇。并先后担任九三学社中央委员，中国化学会常务理事，中国化学会化学教育委员会主任委员，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）化学教育委员会中国代表，北京化学会副理事长，《化学教育》杂志主编、《大学化学》杂志顾问等职务，并当选北京市第四届人民代表大会代表。