2008年，获得海德堡大学天文与物理系获理学博士学位；毕业后，留在海德堡大学物理所担任研究助理；11月，进入美因茨大学物理所，以博士后的身份在布洛赫教授的实验室继续从事量子研究。

2009年8月，美因茨的实验团队整体搬迁到位于德国慕尼黑的马普量子光学所，陈宇翱随之到该研究所，并被任命为项目负责人。

2011年年底，全职回到中国科学技术大学工作。

2013年，出任量子科学实验卫星“墨子号”首席科学家助理。

2014年，获得国家杰出青年科学基金资助。

2017年，入选美国光学学会会士（OSA Fellow）。

2021年6月30日，获得“安徽省优秀共产党员”称号。

2023年10月，获得第二期腾讯“新基石研究员项目”资助。

2024年2月8日，新华网发布消息称，中国科学技术大学陈宇翱等人基于强相互作用的均匀费米气体，首次观测到由多体配对产生的赝能隙，朝着理解高温超导机理迈出重要一步。2月8日，国际学术期刊《自然》发表了这项研究成果。

陈宇翱长期从事量子物理基础研究，致力发展光与冷原子量子调控技术并系统地应用于量子通信、量子计算、量子模拟和精密测量等多个量子信息研究方向。首次实现五、六、八、十和十二光子量子纠缠，一直保持着国际领先地位，在发展高亮度纠缠源技术的基础上，实现百公里级自由空间量子隐形传态及双向纠缠分发，推动了星-地远距离量子通信的发展。在以上成果的基础上，作为项目工程总师，陈宇翱教授和同事们一起完成了国家发改委量子保密通信京沪干线工程，结合量子科学实验卫星，实现了目前世界上空间尺度最大、规模最大的星地广域量子通信网络。利用八光子簇态实验实现了量子计算中容错率最高的拓扑量子纠错；利用十比特纠缠首次实现超高分辨的精密测量；系统性地发展了长寿命、高效率的冷原子量子存储技术，利用量子隐形传态首次实现光量子比特和原子比特之间的量子接口，并在此基础上实现量子中继器。

2017年，陈宇翱等人首次实验实现了反事实直接量子通信，在实验中演示了图像的反事实传输；首次在实验上直接观测到超低温度下弱束缚分子与自由原子间发生的态态的化学反应，实现了可控态态反应动力学的探测；首次通过量子调控的方法在超冷原子体系中发现了拓扑量子物态中的准粒子——任意子，并通过主动控制两类任意子之间的交换和编织，证实了任意子的分数统计特性；利用参量下转换光源实现了基于线性光学的量子中继器中的嵌套纠缠纯化（nested purification）和二级纠缠交换（two-hierarchy entanglement swapping）过程。

2018年，陈宇翱等人首次实验实现了基于人类自由意志和超高损耗下的贝尔不等式检验。

2019年，陈宇翱等人在超冷原子量子模拟研究中，首次在玻色-爱因斯坦凝聚体中观测到了极宽的d波势形散射共振，并间接证明了d波分子超流的存在。

2020年，陈宇翱等人利用多光子量子纠缠在国际上首次实现分布式量子相位估计的实验验证，这为构建基于量子网络的高精度量子传感奠定基础。

2021年，陈宇翱等人用超导量子比特，对五量子比特纠错码进行了实验探索，在超导量子系统上验证了用超导量子比特实现量子纠错码的可行性。

2022年，陈宇翱等人首次在处于强相互作用（幺正）极限下的费米超流体中观测到了熵波衰减的临界发散行为，揭示了该体系存在着一个可观的相变临界区，并获得了热导率与粘滞系数等重要的输运系数；利用“墨子号”首次实现地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输。

2024年1月，中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、戴汉宁等组成的研究团队，成功研制了万秒稳定度和不确定度均优于5×10-18（相当于数十亿年的误差不超过一秒）的锶原子光晶格钟。据公开发表的数据，该系统不仅是当前国内综合指标最好的光钟，也使得中国成为第二个达到上述综合指标的国家。

2024年2月8日，国际学术期刊《自然》发布一项量子模拟技术在高温超导研究中的重要进展。中国科学技术大学潘建伟、姚星灿、陈宇翱等人组成的研究团队制备出极低温的纯净量子模拟体系，通过操纵基本粒子的配对，在物质的普通状态和超导态之间观测到了由预先配对的原子所形成的赝能隙。这个发现为高温超导理论框架中的电子预配对假说提供了支持，朝着深入理解高温超导的机理迈出了重要一步。

2024年7月，中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金等人成功构建求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器，以超越经典计算机的模拟能力首次验证了该体系中的反铁磁相变，朝着获得该模型低温相图、理解量子磁性在高温超导机理中作用迈出重要一步。国际学术期刊《自然》7月10日发表了该成果。

根据2023年10月中国科学技术大学数据，陈宇翱在七个国际重要学术刊物上发表论文81篇，其中《自然》8篇、《科学》3篇、《自然·物理》（Nature Physics）和《自然·光子学》（Nature Photonics）总计20篇，《美国科学院院报》3篇，《物理评论快报》47篇。

根据2023年10月中国科学技术大学数据，陈宇翱主持和参与的研究成果均3次入选英国物理学会、美国物理学会、《自然》杂志分别评选的年度亮点，7次入选由两院院士评选的“年度中国十大科技进展新闻”，6次入选由教育部、科技部评选的年度进展。

根据2022年6月中国科学技术大学数据，陈宇翱参与完成专利共13项。

2020年9月14日，陈宇翱培养的博士李正达的博士毕业论文被评为2020年度“中国科学院优秀博士学位论文”。

陈宇翱出生在一个普通家庭，父亲陈玉飞部队退伍，后到久隆印刷厂当副厂长，母亲是印刷厂的职工。

陈宇翱三岁时在堂姐陈铭的引导下已能学背诵唐诗了，四岁时已能熟练地背诵《唐诗三百首》中的近百首诗和 《三字经》全文了。五岁时上了小学一年级，老师怕陈宇翱年幼学习成绩跟不上，结果上学两三个星期后，学习成绩一直名列班上前三名。

初中时，父母为陈宇翱订阅了《中学生物理》《英语园地》《少年报》等十多种报刊杂志。家长和亲友给他的零花钱，他从不乱花，总是存着，用来购买书籍。初升高时，父亲陈玉飞动过一个念头，准备让陈宇翱放弃考高中，直接读中专。倔强的陈宇翱拒绝了，陈玉飞也没有坚持。

进入中国科学技术大学少年班后，陈宇翱陷入迷茫，在连续转换了几次专业方向后，还是没有找到自己的专攻方向。2001年的一个晚上，与潘建伟的一次促膝长谈，从天文地理到人文历史，从科学研究到人生理想。坚定了陈宇翱从事量子研究的决心。

陈宇翱是中国科学院培养出来的杰出的科学家。量子通信技术是世界各国比拼的科技前沿技术，而由于有一批像陈宇翱这样的科学家，中国成为量子通信领域的世界劲旅。（白春礼评）

如果把量子世界的一个个未知奥秘比喻成“魔盒”，那么陈宇翱对基于光子和超冷原子操纵的可拓展量子信息处理研究正是那把“开启魔盒的钥匙”。正是有了陈宇翱这样在量子世界巅峰不断攀爬挺进的青年科学家，在实现量子通信的长跑竞赛中，中国得以晋身为“第一方阵”选手。（中国科学技术大学上海研究院评）

以潘建伟、陈宇翱等为代表的一批领跑者，通过发展多光子纠缠干涉度量学，引领和推动了中国的量子信息和量子通信研究的潮流，奠定了中国在该领域极具特色的国际优势。（《南通日报》评）