陈宗南性聪慧，读书过目成诵，曾在增城高等小学堂读书，每试必名列前茅。后入广府中学(注:清光绪二十七年（1901），上谕：“作育人才，端在修明学术，除京师已设大学堂，应行切实整顿外，着各省书院于省城改设大学堂，各府厅、直隶州均设中学堂，各州县均设小学堂”。广府中学堂就是奉这道“圣旨”举办的。由当时广州知府龚心湛于1902年间着手筹办于1903年开始招考学生,是广东最早的一所中学堂)，光绪三十年（1904）学使案临考试，被录取为秀才。翌年，考入两广留学预备馆，适该馆改组，于是转入唐山矿学堂就读。因成绩优异，于宣统元年（1909）选派赴美留学。
2年（1913），陈宗南考入美国伊利诺斯州的首府斯普林菲尔德大学，专攻化学，先后取得化学学士及化学工程硕士学位。
1916年陈宗南回国，在广东省高等师范学校任教。学校改组为广东大学(中山大学)，陈宗南任化学系教授兼系主任、学校教务主任及理科主任、理工学院院长、工学院院长。曾与生物学系教授黎国昌代表学校赴北京参加在清华大学举行的全国科学研究会。在任中山大学教务长时，他四处聘请知名人士任教，其中有鲁迅和郭沫若。
1932年，中华文化基金会选派陈宗南出洋考察各国人民生活情况及财经制度。翌年回国，适陈济棠大办省营工业，急需化工人才，他被聘为广东省建设厅技正和肥田料厂厂长。肥田料厂是当时广东省营工厂中规模最大的厂，下属有个硫酸厂，该厂拟定产品有氮肥、磷肥、混合肥等，厂址设在广州西村。陈宗南就任厂长后，精心进行建厂规划，一方面聘请以士迈打（s—meiten）为首的美国工程师40多人安装机器；一方面采掘英德等地的磷矿石试制磷肥，同时，采集西沙群岛鸟粪制造混合肥。可惜生产氮肥的机器安装毕，还未正式投产，而日军入侵，广州沦陷，他便离开该厂。在这期间，他还创立广东省建设厅工业试验所，并兼任所长，为广东科技作出了不少贡献。广东味精厂就是在这个所的技术支持下办起来的。
广州沦陷时，陈宗南仍任中山大学教务长兼工学院院长，率领部分学生转入云南昆明赝江。至李汉魂主粤政时，号召各校迁回粤北。于是，他和中山大学员生迁回粤北坪石。
1945年，日本投降后，中山大学迁回广州，陈宗南仍任教务长兼工业试验所所长。中国工程师学会在广东成立分会时，他被选为广东分会会长，同时受聘为广东省政府顾问。
1949年，中华人民共和国成立后，陈宗南去香港定居，后受聘于新加坡南洋大学理学院院长兼代校长职务。
1960年，陈宗南以年老体弱退休回香港休养。1962年l2月病逝，享年77岁。