萬歷年間中舉。官定州知州。崇禎元年(1628)。入為刑部員外郎，進郎中，遷寧前兵備僉事。七年，擢右僉都御史，巡撫宣府。十一年，受楊嗣昌推薦，擢兵部右侍郎兼右僉都御史，總督宣大，協御清兵。為人有魄力，起用傅宗龍、孫傳庭等人。崇禎十五年松錦之戰，一開始洪承疇和崇禎帝都認為應該持重緩進，「承疇以兵分力弱，意主持重以待。帝以為然」，但陳新甲主張速戰速決，堅持要求分四道夾攻，遣張若麒游說，同時親自寫信激洪承疇出兵。結果大敗，明軍被圍殲，洪承疇降清，三月，松山、錦州相繼失守，言官皆彈劾新甲、張若麒之失誤，新甲乞罷不許。「是時，闖賊蹂躪河南，開封屢被圍，他郡縣失亡相踵，總督傅宗龍、汪喬年出關討賊，先后陷歿，賊勢愈張。言官劾新甲者，章至數十。新甲請罪章亦十余上」。
十三年，進位兵部尚書。崇禎帝密使他與清兵圖和議，一日，馬紹愉從邊關發回議和條件的密函，陳新甲置于案上，其家童誤以為是《塘報》，交給各省駐京辦事處傳抄，事起泄露，群臣嘩然，新甲不引罪，反自詡其功。崇禎更加憤怒。給事中馬嘉植又彈劾新甲。崇禎十五年七月二十九日將陳新甲下獄，新甲從獄中上書乞宥，崇禎不許。新甲只得賄賂高層，給事中廖國遴、楊枝起等多方營救，大學士周延儒、陳演亦大力援救，拒不聽。刑部侍郎徐石麒曰：「人臣無境外交。未有身在朝廷，不告君父而專擅便宜者。新甲私款辱國，當失陷城寨律，斬�！�。九月二十二日斬于市。陳新甲既死，明朝喪失最后一次議和的機會。
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