陳柏霖2002年，參演電影處女作《藍色大門》，該片在戛納電影節“導演雙週”單元展示。2011年，主演電影《觀音山》入圍第13屆法國杜維爾亞洲電影節競逐最佳影片金蓮花獎，憑藉丁波一角提名最佳男主角；同年，在偶像劇《我可能不會愛你》中飾演的“大仁哥”一角斬獲金鐘獎最佳男主角獎。2014年4月，主演的愛情喜劇片《追愛大布局》中國內地上映。7月24日，陳柏霖主演的電影《後會無期》中國內地上映，最終中國內地收穫6.32億票房。2015年，陳柏霖出演男一號並投資的電影《重返20歲》中國內地收穫3.5億票房。同年主演的電影《壞蛋必須死》、《杜拉拉追婚記、《萬萬沒想到：西遊篇》。2016年3月參加江蘇衞視真人秀節目《我相愛吧第二季》。7月28日，“扒皮王”在巴陵微博發起了一則“自拍範本陳柏霖”的話題，轉發量迅速過萬，各大娛樂網站也對陳柏霖的“帥氣”紛紛迷住，加以大規模的報道。由陳柏霖主演的《後會無期》正在全國熱映，作為領銜主演，陳柏霖憑藉其“江河Style”深入人心，不少觀眾對他的轉型充滿了驚喜與讚許，紛紛表示江河可以成為延續陳柏霖“男神神話”的經典角色。
雖然電影《後會無期》在宣傳上進行了商業的包裝，但觀眾看過之後，還是能感受到片中濃濃的文藝氛圍。作為一部文藝片，該片的受關注程度非同小可。除了導演韓寒的影響力，片中演員的傾情演繹也是功不可沒。陳柏霖演繹的核心男主的“江河”，可以説他不同以往的表現給粉絲們帶來了別樣的驚喜：江河形象頹廢、空有滿腹經綸，卻沒有見過什麼世面。一場“囧途”讓他遭遇了挫折連連，可是他的心底，卻依舊如離開孤島前時那般清明透徹。最終，他憑藉自己的堅定信念和書生意氣，成了真正的“人生贏家”。陳柏霖解讀道：“江河這個角色其實是我每個人流淌的血液，人之初，性本善，我對這個世界開始都充滿了美好的幻想，可一旦入世，現實並沒有想象中美好，我覺得自己懷才不遇，很多人選擇瞭如路人一般的消沉下去，然而江河卻不是，他一直堅持自己的信念，才會取得人生的成功，而我這次的演繹，是希望大家重新撿起那種美好，也算是我通過江河這個角色對美好青春的一種致敬咯！”
從《藍色大門》到《我可能不會愛你》，陳柏霖一直以“深情陽光”的銀幕形象活躍在大眾的視線內，此次在《後會無期》裏，陳柏霖張弛有度，江河在陳柏霖的完美演繹下，即使他在片中不怎麼説話，但是他的每一個眼神都很微妙地傳遞出了江河“沉着、有擔當”的一面。有粉絲看完《後會無期》後表示：《後會無期》是陳柏霖的‘青春完成時’，看着他拯救失足少女，指點迷惘青年，我看到成熟的江河，那是他的成長，也是我的成長，因為我發現，柏霖已經在悄然無聲中進階為“實力派”。而不少網友在看過《後會無期》，以及“自拍範本”的照片後，對陳柏霖做出瞭如此誇讚：“長着無死角的顏，有着高難度的演，陳柏霖想不紅都難啊！”面對網友的盛讚，陳柏霖則謙遜表示：“作為一名演員，我的概念裏，絕對不會被某一類型束縛，電影作為一門藝術，演員就要有為‘藝術豁出去’的打算，只要劇本好，哪怕就是內衣男模，挑戰大尺度，我都Ok噠。”可見，這位“票房新貴”將在大銀幕上續寫他的“男神神話”，開啟“柏霖時代”。
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