1973年，陳肖霞就讀於廣州市朝陽路小學時，開始參加越秀遊泳場業余體校跳水班訓練，由於勤學苦練，基本技術與身體素質基礎打得很好。1976年5月首次在福建廈門參加全國性比賽，就獲得女子跳板第2名。後主攻跳臺，並成為其特長。1977年獲少年跳臺冠軍，跳板第二、全能第壹，初露鋒芒。1978年參加在泰國舉行的第8屆“亞運會”，首次獲得亞洲冠軍。從1979年起，陳肖霞多次參加壹系列重要國際比賽，均以優勢擊敗對手。尤為突出的是在1980年11月25日在英國著名的水晶宮馬蒂尼國際跳水比賽中，擊敗原蘇聯第1號選手卡列尼娜，為次年的世界賽做了思想準備和技術準備。1981年6月4日，中國跳水隊參加在墨西哥舉行的第2屆世界杯跳水賽，陳肖霞奪得女子跳臺冠軍。當地報刊及美國《世界遊泳》雜誌均譽陳肖霞為“跳水皇後”。
以後，陳肖霞接連參加了1983年在美國和1985年在上海舉行的第3屆和第4屆世界杯跳水賽，均為中國跳水隊主力隊員，奪得男女混合和女子團體***3枚金牌。
陳肖霞先後獲得4次世界冠軍。她的跳水技術動作，以穩、準、美著稱，其入水壓水花技術堪稱當時世界跳水壹絕。她從小決心為人民作無私奉獻，經常帶病堅持訓練、比賽，取得世界冠軍以後還經常回基層座談、表演、幫助培養新秀。
陳肖霞曾當選為第六屆全國人大代表，被授予廣東省“三八”紅旗手和新長征突擊手稱號，被選為廣東省婦代會代表。1985年被評為廣東省勞動模範。榮獲國家體委頒發的體育運動榮譽獎章3枚。1981年被美國有影響的《世界遊泳》雜誌評為當年最佳跳水運動員。她曾被評為1985年廣東省十佳運動員之壹，並連續3年被評為全國十佳運動員之壹，1989年被評為建國40年傑出運動員之壹。