20世纪80年代，陈木胜进入香港无线电视台工作，1983年成为杜琪峰的助理导演，帮助杜琪峰执导了《雪山飞狐》、《倚天屠龙记》等电视连续剧。

1990年，执导了由杜琪峰监制，林岭东、王晶策划的混混爱情电影《天若有情》（又名《追梦人》），该片是陈木胜的导演处女作，上映后引发关注。

1993年，执导了由徐克的电影工作室负责制作，徐克亲自出任制片人和编剧，关之琳、梁朝伟主演的武侠片《新仙鹤神针》。

1995年，连续导演了由钟丽缇、任达华主演的混混电影《旺角的天空》和陈小春、张智霖主演的UFO小品电影《欢乐时光》。

1996年，编导并监制了陈小春、刘青云主演的动作电影《冲锋队怒火街头》，该片获得第16届香港电影金像奖最佳影片、最佳导演等八项提名。

1998年，导演了成龙编剧并主演的动作电影《我是谁》，这是陈木胜首度和成龙合作。该片获第18届香港电影金像奖、第35届台湾电影金马奖最佳影片提名。

2003年，拍摄并监制了以催眠为题材的影片《双雄》，该片由郑伊健、黎明，陈木胜因此片获得第23届香港电影金像奖最佳导演提名。

2004年，再次与成龙合作，拍摄了动作电影《新警察故事》，该片在香港的票房总结超过2100万港币。获第24届香港电影金像奖最佳影片、最佳导演等八项提名。

2005年，执导了成龙、古天乐主演的动作喜剧《宝贝计划》，该片亚洲总票房达到1亿5千万元，并获邀参加了第63届威尼斯国际电影节。

2008年，编导、监制了由古天乐、张家辉、刘烨、徐熙媛领衔主演的警匪动作电影《保持通话》。陈木胜因此获得第28届香港电影金像奖最佳导演提名。

2010年，编导了由郭富城、张静初、吴京、舒淇、邹兆龙等主演的全球首部华语变异人动作电影《全城戒备》，该片打破陈木胜制作电影投资纪录，其在片中还首次担任了影片剪辑。

2011年，拍摄了首部正式获得少林寺方丈释永信官方授权拍摄的电影《新少林寺》，影片由刘德华、谢霆锋、成龙、范冰冰、吴京等人主演，上映5天全国票房超过1亿元。

2013年，编导并监制了致敬老式港片的动作电影《扫毒》，该片由刘青云、古天乐、张家辉三人联袂主演，总票房近2.2.亿。获得第33届香港电影金像奖最佳影片、最佳导演等8项提名。

2017年，陈木胜执导科幻喜剧电影《喵星人》，主演：古天乐、马丽、刘楚恬、黄星羱。

2019年7月，执导的动作电影《怒火战（暂定）》在香港开机  。