1958年4月26日在香港出生，曾赴台灣讀初中，其後回港於荃灣聖芳濟中學完成中學課程。1978年徐小明邀他在單元劇《危險人物》客串一個少年犯的角色，開始了他在麗的電視的藝員工作，其後轉為綜藝節目《家燕與小田》編寫趣劇。一年後陳德森當了成龍的藝人助理，又通過成龍介紹為電影《孖寶闖八關》(1980)做場記，同年為章國明的《邊緣人》做副導演，開始了他的幕後工作。其後他又參與編劇、製片、統籌、策劃、演員等電影創作的各個領域。

為《盟》做完製片後，陳德森發現自己更適合搞創作，決定向導演之路進發。1989年，陳德森第一次正式做導演，拍攝《我老婆唔係人》，主角是梁家輝和關之琳。但電影拍攝過程並不順利，直到1991年才上映。陳德森的第二部電影《情人知己》是黃子華編劇，梁朝偉和袁詠儀主演的愛情喜劇，陳德森對他的頭兩部電影並不滿意。

1993年，陳德森為電影人製作公司拍攝了《晚9朝5》，雖然有較出位的情色場面，卻是一部真實反映年輕人現狀的電影。

1993年擔任《重案組》編劇，展示他對動作片的獨特觸角。1997年，他執導的《神偷諜影》將動作與高科技結合，奪得第17屆香港電影金像獎的最佳動作設計獎。1997年的《紫雨風暴》更受矚目，獲得第19屆香港電影金像獎最佳攝影、最佳動作設計等五項殊榮。2001年執導成龍主演的《特務迷城》，榮獲香港電影金像獎最佳動作設計獎及最佳剪接獎，令陳德森在動作片領域中再上高峰。

陳德森於2002年創立金川映画有限公司，籌拍以大中華市場為主的不同類型電影。他監製的作品包括台灣導演戴立忍的《台北晚9朝5》，及香港導演林愛華的《尋找周杰倫》。及後在2005年成立三木製作有限公司，開拍充滿奇幻色彩、親情洋溢的《童夢奇緣》。

2008年，得到陳可辛的協助，擱置多年的《十月圍城》再度上馬，2009年完成公映，內地票房突破三億元人民幣，還獲得第19屆香港電影金像獎最佳電影、最佳導演等八個獎項，又在2011年獲第14屆華表獎優秀境外華裔導演。

他的最新作品為《一個人的武林》(2014)。