1982年，陆朝阳出生于浙江东阳。高中时，他所在的东阳中学邀请校友潘建伟做了一场科普报告。当时，在维也纳大学攻读博士学位的潘建伟以第二作者身份发表了题为《实验量子隐形传态》的论文，被公认为量子信息实验领域的开山之作。正是这场报告，为陆朝阳打开了量子世界的大门。

2000年，陆朝阳考入中科大。本科毕业后，恰逢潘建伟从欧洲归来组建实验室，陆朝阳成为其中一员，开始了他在量子信息科学领域的科研历程。

2011年陆朝阳从剑桥大学卡文迪许实验室博士毕业后，随即回到祖国，报效国家。回国后，陆朝阳成为中国科大教授，主持国家自然科学基金重点项目、科技部重大科学研究计划课题、量子先导专项子课题等。

2007年，陆朝阳作为第一作者在国际上首次实现了对“六光子纠缠”的操纵，制备了“薛定谔猫”态和簇态，刷新了当时两项世界记录。此后他又在2012年、2016年、2018年刷新并至今保持着光子纠缠的世界记录，被维也纳量子物理学家安东·蔡林格称作“光子纠缠鬼才”。

2015年获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学一等奖。

2016年被《自然》杂志评为“中国科学之星” ，入选美国光学学会会士。

2017年获得中国青年五四奖章、欧洲物理学会菲涅尔奖，成为继潘建伟和陈宇翱之后第三位获得该奖项的中国科学家。

2018年，获得中国科学院青年科学家奖 ，入选《麻省理工科技评论》“全球35位35岁以下科技创新青年”榜单。

2019年获得中国物理学会黄昆半导体物理奖、科学探索奖、仁科芳雄亚洲奖、国际应用和纯物理协会（IUPAP-ICO）光学青年科学家奖。

2020年，陆朝阳被美国光学学会授予阿道夫隆奖章，这是该奖项设立80年来首次中国科学家获奖。