清光绪十六年（1890年），陈懋鼎与父陈宝瑨、叔陈宝璐一同进京赴考，结果陈家三人同中进士，成为坊间美谈。后历任外务部左参议、弼德院参议、俄文学堂监督、驻英国公使馆二等参赞，驻西班牙公使馆一等参赞、资政院议员。

1896年9月，在时任刑部主事张元济的策划和倡议下，张元济、陈懋鼎、内阁中书王仪通、工部主事夏楷复四人，联名总理各国事务衙门呈请设立“通艺学堂”（北京大学前身）。1912年4月，任北京政府外交部参事兼秘书长，1913年去职。1914年7月，任金陵税关监督兼江宁交涉员。11月任济南道尹兼外交部特派山东交涉员。1915年8月，任参政院参政。嗣任国务院秘书、厦门交涉员、外交部顾问。1918年任参议院议员。