早年的陈美贞在电台从事播音，后来专心投入配音工作。为《哆啦A梦》献声二十余年，是《哆啦A梦》中大雄、小夫妈妈、静香妈妈、大雄奶奶等角色的配音员。是70、80、90后的童年记忆。除此之外，为《新白娘子传奇》中的小青和观音大士配音。以及在多部美国
梦工厂，迪士尼，sony，华纳的动画电影中担任声音导演，比如《马达加斯加》《功夫熊猫》《怪物史瑞克》《哈利波特》等
1991年3月9日，其参与配音的动画《
哆啦A梦：大雄的阿拉伯之夜》放映。10月14日，其参与配音的动画《燃烧的斗球小子》开播。
1993年3月6日，参与配音的动画电影《
哆啦A梦：大雄与白金迷宫》上映。4月9日，参与配音的动画电影《
剑勇传说》上映。4月11日，所配音的动画电影《GS美神》上映。同年，参与配音的动画片《哆啦A梦名作剧场》播出。
1995年1月8日，参与配音的动画电影《樱桃小丸子2》上映。4月3日，为《
香帅传奇》中的
上官无极配音。4月7日，参与配音的动画电影《
十二生肖守护神》上映。
2010年3月6日，参与配音的动画电影《
哆啦A梦：大雄的人鱼大海战》上映。翌年3月5日，参与配音的动画电影《哆啦A梦：新·大雄与铁人兵团》上映。
2012年2月13日，参与配音的《哆啦A梦美国版 第一季》动画片播出。3月3日，参与配音的动画电影《
哆啦A梦：大雄与奇迹之岛》上映。
2017年3月4日，参与配音的动画电影《
哆啦A梦：大雄的南极冰冰凉大冒险》上映。9月1日，参与配音的动画电影《哆啦A梦生日SP：谜之金字塔！？埃及大冒险》上映。
2020年8月7日，担任配音的动画电影《哆啦A梦：大雄的新恐龙夜》在中国大陆上映。其在电影中担任的配音角色是哆啦A梦。2022年1月5日，陈美贞参加
中央电视台综艺频道《
越战越勇》。
2023年6月14日，陈美贞与
石班瑜搭档参加CCTTV3《越战越勇》。7月24日，担任评委的第一届海峡两岸动漫配音大赛以线上形式在两岸同步启动。
2019年5月6日，台湾著名配音演员陈美贞 “最熟悉的陌生人”讲座，在
河北大学新闻传播学院会议室正式开始。本次讲座是河北大学新闻传播学院有声语言艺术系列讲座的第一讲。
陈美贞讲述了自己的成长经历，自己的配音工作的各个部分，关于不同角色的准备，以及不同文稿的诠释方法。除此之外，还展示了自己多年来参加的活动视频。在讲座即将结束时，还给同学们讲解了如何保护嗓子。
2019年6月2日，哆啦A梦的中文配音演员陈美贞在观影会上与到场观众一同观看了《哆啦A梦：大雄的月球探险记》，并在随后的映后交流环节中与观众们亲切互动，现场还原“哆啦A梦”配音的同时还分享了自己与哆啦A梦“相守”二十多年的故事。
在观影会上，陈美贞配音的中文版哆啦A梦获得了到场观众的满堂彩，观众们纷纷表示听到“最熟悉的哆啦A梦声音”后有种回到童年的感觉。陈美贞现场还与观众们亲切互动并现场还原哆啦A梦声音，令现场气氛达到高潮。谈到哆啦A梦对自己的影响时，陈美贞表示“哆啦A梦给我的人生增加了很多幸福的时光，已经成为了我生命中重要的一部分，也希望能继续为哆啦A梦配音，用声音一直陪伴着大家。”
2023年10月27日，由
中国电视艺术家协会指导，
厦门市翔安区人民政府和
厦门外图集团有限公司共同主办的第一届海峡两岸动漫配音大在
厦门大学落下帷幕。国台办新闻发言人、国台办新闻局副局长陈斌华，中国电视艺术家协会分党组成员、副秘书长高健，
厦门市翔安区委书记黄鹤麟等领导和嘉宾出席，此次比赛收到来自两岸200多所高校和100多家配音社团、声音工作室选送的2852部参赛作品，经过陈美贞等两岸配音行业的知名专家、导演和演员的评审，
西安培华学院传媒学院播音与主持艺术专业丝路之声工作室武少雄、王汶思思同学配音的《最强反套路系统》荣获全国
三等奖，西安培华学院荣获最佳组织单位。