万历年间中举。官定州知州。崇祯元年(1628)。入为刑部员外郎，进郎中，迁宁前兵备佥事。七年，擢右佥都御史，巡抚宣府。十一年，受杨嗣昌推荐，擢兵部右侍郎兼右佥都御史，总督宣大，协御清兵。为人有魄力，起用傅宗龙、孙传庭等人。崇祯十五年松锦之战，一开始洪承畴和崇祯帝都认为应该持重缓进，「承畴以兵分力弱，意主持重以待。帝以为然」，但陈新甲主张速战速决，坚持要求分四道夹攻，遣张若麒游说，同时亲自写信激洪承畴出兵。结果大败，明军被围歼，洪承畴降清，三月，松山、锦州相继失守，言官皆弹劾新甲、张若麒之失误，新甲乞罢不许。「是时，闯贼蹂躏河南，开封屡被围，他郡县失亡相踵，总督傅宗龙、汪乔年出关讨贼，先后陷殁，贼势愈张。言官劾新甲者，章至数十。新甲请罪章亦十余上」。
十三年，进位兵部尚书。崇祯帝密使他与清兵图和议，一日，马绍愉从边关发回议和条件的密函，陈新甲置于案上，其家童误以为是《塘报》，交给各省驻京办事处传抄，事起泄露，群臣哗然，新甲不引罪，反自诩其功。崇祯更加愤怒。给事中马嘉植又弹劾新甲。崇祯十五年七月二十九日将陈新甲下狱，新甲从狱中上书乞宥，崇祯不许。新甲只得贿赂高层，给事中廖国遴、杨枝起等多方营救，大学士周延儒、陈演亦大力援救，拒不听。刑部侍郎徐石麒曰：「人臣无境外交。未有身在朝廷，不告君父而专擅便宜者。新甲私款辱国，当失陷城寨律，斩。」。九月二十二日斩于市。陈新甲既死，明朝丧失最后一次议和的机会。
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