陈教授于1983年从美国
伊利诺大学香槟分校获得生物工程学理学士，其后于1988年取得生物物理学哲学博士学位。毕业后，陈教授于
芝加哥大学担任博士后研究员，并于1993年加入
香港中文大学任助理教授。2006年，陈教授晋升为生理学讲座教授。陈小章教授出任多个国际学术期刊编辑委员会委员，并为内地超过十四所大学及研究机构担任客座教授。另外，陈教授也为多个国际基金会，包括
世界卫生组织、
美国国家科学基金会、
中国国家自然科学基金会及英国、德国、意大利等国的各种基金会，评审研究课题。
陈小章教授为
上皮细胞相关的跨学科研究权威学者，曾作出多项突破性科学发现，包括：细胞收缩激活的阳离子通道的发现（《科学》Science, 1992）、发现从附睾头部分泌的一个新防御素及其对精子成熟的影响（《科学》Science, 2001及《自然—细胞生物学》Nature Cell Biology, 2004）。她的另一项关于女性不育的突破性研究— 囊性纤维化跨膜电导调节体（CFTR）在生殖及不育中的角色除刊载于《自然—细胞生物学》（Nature Cell Biology, 2003）外，亦获《自然中国》选为来自中国大陆和香港最突出的
科学研究成果之一，其开创性发现令人类加深了解上皮组织分泌对人体机能，尤其是对生殖机能的影响，亦对治疗不育及避孕方法带来重要启示。
陈小章教授在
上皮细胞生物学方面的贡献，为她带来多个重要奖誉，包括1997年获
国家自然科学奖，2000年
国家自然科学基金会杰出青年研究奖，以及裘槎基金会2007至2008年度优秀科研者奖。