天康元年（566年）四月，陈伯宗在陈文帝死后即帝位，由于陈伯宗年幼，便以叔父安成王陈顼为司徒、录尚书事、都督中外诸军事。于是政局都为陈顼所掌握。次年改年号为光大，陈顼晋位为太傅，准许佩带剑履上殿。光大二年（568年）11月，陈顼叛逆废陈伯宗为临海王，自立为帝，是为陈宣帝。
太建元年（569年），陈伯宗去世，年仅十九岁，葬于陈废帝陵（临海王墓）。
人物生平
早年经历
登基为帝
天康元年（566年）四月二十七日，陈文帝去世，皇太子陈伯宗在太极前殿即位。当时陈伯宗的叔父安成王陈顼和仆射到仲举、舍人刘师知等人都接受遗诏辅佐朝政。刘师知和到仲举长期住在宫中参与决定各项事务，而陈顼担任扬州刺史，和左右三百人进入尚书省居住。刘师知见丞相权力大，暗中忌妒他，就假称诏令对陈顼说：“现在四方太平，大王可以回到东府，治理州中事务。”陈顼将要搬出，而谘议毛喜制止他说：“现在如果出居外面，就会受别人的控制，好比曹爽，想做一个富翁也不能做到。”陈顼于是称病，召唤刘师知留下来和他谈话，派毛喜先进宫报告太后沈妙容。沈妙容说：“现在伯宗年纪小，政事都交给到仲举和刘师知，这不是我的意思。”毛喜又对给陈伯宗说，陈伯宗说：“这本是刘师知等人的所作所为，不是我的主意。”毛喜出来报告陈顼，陈顼因此囚禁刘师知，自己进宫见沈妙容和陈伯宗，极力陈说刘师知的过失，随之亲手起草诏令请求签字，把刘师知交付廷尉治罪。这天夜晚，刘师知在狱中被赐令自杀。从此政事无论大小，都由陈顼决断。
光大二年（568年）春正月初三，陈顼晋位太傅，兼司徒，特许可以佩剑穿履上殿。七月，封皇弟伯智为永阳王，伯谋为桂阳王。
被废去世
光大二年（568年）十一月，始兴王陈伯茂因为皇叔安成王陈顼专政，心中十分不满，多次散播安成王将要废立的恶言。同月，陈顼以陈伯宗个性太软弱，难以当大任为由发动政变，用皇太后沈妙容的名义下诏废黜陈伯宗的帝位，将其降封为临海王，迁到藩地居住。又下令废黜始兴王陈伯茂为温麻侯，置诸别馆，安成王派遣刺客在车内杀掉了他。
太建元年（569年）正月，陈顼自立为帝，是为陈宣帝。太建二年（570年）四月，陈伯宗不明不白地死去，年仅十九岁，史称陈废帝，葬于今南京西善桥。
历史评价
姚思廉《陈书》：①“临海虽继体之重，仁厚懦弱，混一是非，不惊得丧，盖帝挚、汉惠之流也。世祖知神器之重，谅难负荷，深鉴尧旨，弗传宝祚焉。”；②“帝仁弱无人君之器，世祖每虑不堪继业。既居冢嫡，废立事重，是以依违积载。”
李延寿《南史》：①“临海懦弱，有同于帝挚，文后虽欲不鉴殷道，盖亦其可得邪？”；②“帝性仁弱，无人君之器。”
家庭成员
父母
父亲：陈文帝陈蒨
母亲：安德皇后沈妙容
弟弟
二弟：始兴王陈伯茂，陈伯宗同母弟
三弟：鄱阳王陈伯山
四弟：早卒，名不详
五弟：新安王陈伯固
六弟：晋安王陈伯恭
七弟：衡阳王陈伯信
八弟：庐陵王陈伯仁
九弟：江夏王陈伯义
十弟：武陵王陈伯礼
十一弟：早卒，名不详
十二弟：永阳王陈伯智
十三弟：桂阳王陈伯谋
妻子
王皇后王少姬（名见《建康实录》），金紫光禄大夫王固之女，天嘉元年（560年），册为皇太子妃，陈伯宗即位，立为皇后。陈伯宗降为临海王，王皇后也降为临海王妃。至德年间去世。
儿子
史书记载
《陈书·卷三·本纪第三》
《陈书·卷四·本纪第四》
《陈书·卷七·列传第一》
《南史·卷九·陈本纪上第九》
《资治通鉴·卷一百七十·陈纪四》
年龄争议
陈伯宗的出生时间，《陈书·卷四·本纪第四纪》有具体记载是梁承圣三年（554年）五月初五日。可是《陈书·卷四·本纪第四纪》又记载，陈伯宗于太建二年（570年）四月去世，时年十九岁。由此推算陈伯宗的出生时间为552年（十九岁是虚岁）。这样一来，《陈书·卷四·本纪第四纪》就在陈伯宗年龄方面自相矛盾了。
按照陈伯宗于554年出生的说法推算，陈伯宗死时的年龄为十七岁。而陈伯宗同母弟陈伯茂的年龄，《陈书》记载，光大二年（568年），皇太后下令黜陈伯宗为临海王，当日又下令降封陈伯茂为温麻侯。当时六门之外有别馆，为诸王冠昏之所，名为昏第。至是命陈伯茂出居，陈宣帝派盗贼在车中杀害陈伯茂，时年十八岁。
由此推算可知陈伯茂大约也生于552年。陈伯宗为陈伯茂兄，出生时间应该是公元552年，卒年十九岁。