陈夷行是元和七年(812年)进士，早年曾效力于藩镇幕府，后到东都洛阳为官，历任侍御史、虞部员外郎。
太和三年(829年)，唐文宗将陈夷行召到长安，授为起居郎、史馆修撰，让他参与编修《宪宗实录》，后改任司封员外郎。太和五年(831年)，陈夷行升任吏部郎中，并充任翰林学士。
太和八年(834年)，陈夷行兼任皇太子侍读，每五日一到长生院为太子李永讲学，并获赐绯色官衣、象牙朝笏，后改任谏议大夫、知制诰。太和九年(835年)，陈夷行又改任太常少卿。
开成二年(837年)，陈夷行在工部侍郎任上被拜为宰相，加授同中书门下平章事。开成三年(838年)，杨嗣复、李珏拜相。陈夷行生性孤高，素来轻视杨嗣复，每逢御前议政，都会在言语上加以冒犯，以致发生冲突。他上表皇帝，称自己患有足疾，请求辞去相位。唐文宗不许，命宦官到他府中慰劳。不久，陈夷行进拜门下侍郎。
开成四年(839年)，陈夷行又进言皇帝，认为不应使臣下握有威权，宰相郑覃也暗指杨嗣复、李珏乱政。杨嗣复数次上表，请辞宰相，借此向文宗施压。当时，陈夷行与郑覃交好，结为同党，在朝中与杨嗣复等人相抗衡，引起唐文宗的憎恶。唐文宗遂免去郑覃、陈夷行的宰相之职。陈夷行被罢为吏部侍郎，不久又出任华州刺史。
开成五年(840年)，唐武宗继位，将陈夷行召回朝中，授为御史大夫。会昌元年(841年)，陈夷行再次拜相，担任门下侍郎、同平章事。当时，回鹘嗢没斯部到天德军，寻求援助，欲内附唐朝。天德军使田牟上表朝廷，建议拒绝受降，并联合吐谷浑、沙陀、党项等部落攻击嗢没斯。首相李德裕则主张接受投降，并提供粮草。陈夷行表示反对，认为此举是在资敌。唐武宗最终采纳了李德裕的建议，赏赐嗢没斯粮草二万斛。
会昌二年(842年)，陈夷行被罢为尚书左仆射，后因足疾请辞，改任为太子太保。
会昌三年(843年)，陈夷行出镇河中府(今山西永济)，担任检校司空、平章事、河中尹、河中晋绛节度使。同年五月，唐武宗命陈夷行与成德节度使王元逵、魏博节度使何弘敬、河阳节度使王茂元、河东节度使刘沔一同征讨昭义军。
会昌四年(844年)，陈夷行病逝于河中节度使任上，追赠司徒。
陈夷行是元和七年(812年)进士，早年曾效力于藩镇幕府，后到东都洛阳为官，历任侍御史、虞部员外郎。
太和三年(829年)，唐文宗将陈夷行召到长安，授为起居郎、史馆修撰，让他参与编修《宪宗实录》，后改任司封员外郎。太和五年(831年)，陈夷行升任吏部郎中，并充任翰林学士。
太和八年(834年)，陈夷行兼任皇太子侍读，每五日一到长生院为太子李永讲学，并获赐绯色官衣、象牙朝笏，后改任谏议大夫、知制诰。太和九年(835年)，陈夷行又改任太常少卿。
开成二年(837年)，陈夷行在工部侍郎任上被拜为宰相，加授同中书门下平章事。开成三年(838年)，杨嗣复、李珏拜相。陈夷行生性孤高，素来轻视杨嗣复，每逢御前议政，都会在言语上加以冒犯，以致发生冲突。他上表皇帝，称自己患有足疾，请求辞去相位。唐文宗不许，命宦官到他府中慰劳。不久，陈夷行进拜门下侍郎。
开成四年(839年)，陈夷行又进言皇帝，认为不应使臣下握有威权，宰相郑覃也暗指杨嗣复、李珏乱政。杨嗣复数次上表，请辞宰相，借此向文宗施压。当时，陈夷行与郑覃交好，结为同党，在朝中与杨嗣复等人相抗衡，引起唐文宗的憎恶。唐文宗遂免去郑覃、陈夷行的宰相之职。陈夷行被罢为吏部侍郎，不久又出任华州刺史。
开成五年(840年)，唐武宗继位，将陈夷行召回朝中，授为御史大夫。会昌元年(841年)，陈夷行再次拜相，担任门下侍郎、同平章事。当时，回鹘嗢没斯部到天德军，寻求援助，欲内附唐朝。天德军使田牟上表朝廷，建议拒绝受降，并联合吐谷浑、沙陀、党项等部落攻击嗢没斯。首相李德裕则主张接受投降，并提供粮草。陈夷行表示反对，认为此举是在资敌。唐武宗最终采纳了李德裕的建议，赏赐嗢没斯粮草二万斛。
会昌二年(842年)，陈夷行被罢为尚书左仆射，后因足疾请辞，改任为太子太保。
会昌三年(843年)，陈夷行出镇河中府(今山西永济)，担任检校司空、平章事、河中尹、河中晋绛节度使。同年五月，唐武宗命陈夷行与成德节度使王元逵、魏博节度使何弘敬、河阳节度使王茂元、河东节度使刘沔一同征讨昭义军。
会昌四年(844年)，陈夷行病逝于河中节度使任上，追赠司徒。
轶事典故
陈夷行任相期间，多次在皇帝面前进言，暗指杨嗣复专权。
唐文宗曾采纳杨嗣复的建议，任命王彦威、史孝章为节度使，并询问陈夷行的意见。陈夷行答道：“只要是陛下的想法就恰当。”杨嗣复却道：“如果此事不当，臣下怎会没有意见?”唐文宗笑道：“我本来就没有偏私之心。”陈夷行又道：“近三年来奸臣窃权，陛下不可倒持太阿，授人以柄。”杨嗣复反驳道：“齐桓公任用雠虏管仲，难道有倒持太阿的顾虑吗?”
唐文宗曾问宰相道：“天宝年间施政不佳，这时姚崇、宋璟还在吗?”李珏道：“姚崇、宋璟都已去世。”又道：“君主英明圣哲，却很难始终如一。玄宗曾说：‘我自即位以来，从未错杀一个无罪之人。’可是他却任用李林甫，使其族灭人家，不也是昏惑迷乱吗?”陈夷行趁机道：“陛下不可将自己的权柄移交他人。”杨嗣复则道：“陈夷行的话说起来简单，太宗任用房玄龄十六年、魏征十五年，又何曾违背道义?臣认为信用房玄龄、魏征多年不能叫不合道理，但是滥用邪辟奸佞之人一天，就足以说是违背道义了。”
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