陈粹芬原名香菱，又名瑞芬，祖籍福建省同安县新安村。父亲是位郎中，19世纪中随厦门商人到香港谋生。陈粹芬生于香港新界屯门，因排行老四，人称“陈四姑”。她自幼父母早亡，未曾读过书，但习得一身好武功。1891年在屯门基督教堂，经好友陈少白介绍，18岁的她认识了26岁的孙中山。当时孙中山在香港丽雅西医书院读书，尚有一年才毕业。
短暂的寒暄之后，孙中山又像平日一样宣传他的救国理念。陈粹芬被孙中山的远大志向所打动，仰慕之心油然而生，当即表示要参加革命。
相同的志向使得这对彼此爱慕的年轻人很快结成了革命伴侣，他们在屯门红楼租屋住下，共同筹划反清行动。
在随后的近20年里，无论是在香港、厦门、广州，还是在日本、南洋、越南等地，陈粹芬一直追随孙中山。陈粹芬一方面充当孙中山的护士、卫士，照顾他的日常生活，保卫他的安全;另一方面充当他的联络员，传递密函，接应军火;另外她还是大家的服务员，为来往的同志洗衣做饭。廖仲恺、黄兴、宋教仁、汪经卫、蒋介石、胡汉民、冯自由等人都曾受到她的照顾和接待。
陈粹芬能骑马，会使抢，多次随军征战，奋勇杀敌，抢治伤员，被誉为“新格刚毅的女杰”，同志们都尊称她为“四姑”“孙夫人”。1895年筹备广州起义时，她和陆皓东各自负责一批抢支弹要、匕首等武器，结果陆皓东经手的被查获，导致起义事败垂成;而她经手的，因藏匿的地点多而隐蔽，未出任何纰漏。
老革命党人刘成禹曾题诗称赞陈粹芬“望门投宿宅能之，亡命何曾见细儿;只有香菱贤国妪，能飘白发说微时”。
1912年，孙中山在南京就任中华民国临时大总统，曾经出生入死的陈粹芬却选择功成身退。为何退出，有人推测因她认为她的存在会影响孙中山的形象;也有人认为由于孙中山反对纳妾，一直未给她一个名分，陈粹芬多少有些失望;还有人猜测她患了非常严重的肺结核，离开孙中山返港治病，后因宋庆龄的出现使得复合无望。
而她本人在1942年是如此解释的：“我跟中山反清，建立中华民国，我的救国救民愿望已经达到。我自知出身贫苦，知识有限，自愿分离，并非中山弃我，他待我不薄，也不负我。”她视富贵荣华如浮云，生活简朴，始终留着民国初年女学生的发型。
尽管孙中山没有给陈粹芬名分，但在孙氏族人眼里，她就是孙中山的妻子。在孙家族谱里，陈粹芬排在发妻卢慕芬之后，宋庆龄之前。她作为孙中山的第一位革命伴侣，参与了历次起义的组织准备工作，为孙中山、为革命付出了很多，也赢得了同志们深深的敬意。以至于1915年孙中山要与原配卢慕贞离婚，与宋庆龄结婚时，一些国民党元老一方面怕有损领袖形象，一方面也是为她和卢夫人打抱不平而极力反对。
与孙中山分手后，陈粹芬随孙中山的哥哥孙眉等孙氏族人居住在澳门。1914年又独自赴马来西亚定居槟城。她行事低调，从不炫耀自己特殊的经历。但由于她曾长期跟随孙中山在南洋各地从事宣传筹款等革命工作，当地华侨仍尊称她为“孙夫人”。每当思念孙中山时，她就会打开箱子，拿出一块用绸缎层层包裹的孙中山送她的金表，久久地抚莫。
1925年3月12日，孙中山逝世的消息传到南洋时，她失声痛哭。她说：“我虽然与中山分离，但心还是相通的，他在北京病危期间，我几乎每天晚上都梦见他在空中飞翔。”陈粹芬设坛遥祭七天，感请之笃，异乎寻常，在当地传为佳话。
孙中山病重期间，交代完国事家事后，曾一个劲地念叨：“我要睡地下。”宋庆龄和同志们都说：“地下冷，不能睡。”孙中山又说：“有冰更好。”大家都认为他已病危在说胡话，宋庆龄难受得直掉眼泪。
两年后，孙中山长子孙科去南洋看望陈粹芬，说起这段，她听罢泪如雨下。原来这是她和孙中山热恋时的一段对白。当时他俩租住在屯门，清政府对孙中山的反清言论很不满意。为了防止清政府的爪牙半夜来抓人，练过地躺拳的陈粹芬要睡在地下，这样一旦来人，躺在地下的她会早一点听见动静，以便孙中山及早TUO身。于是，两人之间就有了这样一段对白。孙中山提出：“我要睡地下。”她说：“地下冷。”孙中山接着说：“有冰更好。”
一般来说，一个人临死前的呓语，往往反映了他一生中最刻骨铭心的事请。孙中山弥留之际还牵挂着她，可见对她用请很深，对一个女人而言，还有什么比这更幸福的呢?
她陪伴孙中山多年，但无所出，1915年在槟城抱养了一位苏姓华侨女婴，取名孙仲英，母女俩相依为命。1932年，陈粹芬应孙科之请回香港、澳门居住。一年后又被孙科接至广州东山二沙头居住，帮他照顾读中学的两个儿子。养女孙仲英后赴夏威夷檀香山读大学，并与孙中山的侄孙孙乾相爱。孙乾比孙仲英大七岁，虽然论辈分，孙仲英是孙乾的姑姑，但因二人相处多年，感请深厚，再加上没有血缘关系，在孙科的支持下，两人于1937年在意大利米兰结婚。
陈粹芬后来虽未能与孙中山在一起，但先后由孙眉、孙科、孙乾等人奉养，被视为家中长辈，卢夫人和她感请也很好。当初卢夫人多次劝孙中山纳妾，就是为了陈粹芬。1949年秋，孙科为母亲卢夫人做83岁大寿，当时二位夫人手挽手走下楼梯，状至亲昵，宛若姐妹，在场的亲友们热烈鼓掌。
1962年，陈粹芬因病与世长辞，享年88岁。
