陶慧娜从小学艺出身,曾是体操运动员,并且还是国家队的种子选手。但在16岁时她进入了上海警备区文工团,因工作表现突出被评为“优秀士兵”,“优秀士官”。2004年2月,代表上海赛区参加首届中国青少年演艺推新人大赛获青年组声乐金奖；3月,获得MTV-海飞丝新声赛“优胜奖”；8月,获得亚洲音乐节中国新人歌手大赛获上海赛区“新人奖”。20岁时,加入中国共产党。
陶慧娜军装照2007年,在文工团服役期满后,陶慧娜加盟了海润影视集团。2009年,出演个人首部电视剧《十三省》,她在这部讲述讲述东北抗联秘史的电视剧中饰演了三毛楞。2010年2月,出演了由管虎编剧并执导的都市题材电视剧《外乡人》,在剧中饰演了一位敢爱敢恨,极具个性的上海女孩“小美”；4月,与董勇,王学兵,赵子惠合作出演了改编自同名小说的抗战剧《平原枪声》；12月,参演刑侦剧《无情道》；同年,出演以上海世博会志愿者为题材的公益电影《阳光笑脸》。2011年8月,出演保剑锋,戴娇倩,潘仪君等人主演的都市情感剧《完美丈夫》；同年,在第三届中国品牌与传播大会暨“品牌贡献奖”年度颁奖盛典中获得影响中国·2010-2011年度品牌传播新锐奖。2012年,与吴奇隆,甘婷婷共同出演抗战剧《向着炮火前进》,塑造战地美女军医玲珑,纯真质朴又明朗热烈的巾帼英雄,深受观众喜爱。2013年6月,与严宽,杜若溪共同主演都市情感虐恋剧《闺中密友》,饰演时尚白领许乐乐,可爱单纯,热情乐观,在追逐爱情的道路上执着勇敢；9月,在抗日剧《红狐》中饰演美女特工莎莉娜。2014年,出演刑侦题材电视剧《惊雷行动》。津门飞鹰剧照2015年,与海清,陈思诚共同出演职场励志情感剧《大猫儿追爱记》,饰演职场丽人罗烟,在剧中与海清是工作上的好朋友,是个看似柔弱内心坚韧的贤妻良母型女人。2016年,与张子健,钟卫华,淳于珊珊主演由钱雁秋执导的“燕双鹰”系列第六部《津门飞鹰》剧中饰演女一号叶琳娜。2023年6月25日,出演的都市情感剧《繁华似锦》播出。
陶慧娜因拥有清澈透明的双眸,白皙粉嫩的脸庞,吹弹可破的肌肤,灿烂甜美的笑容,而被誉为军中之花。她真实生动地演绎了《外乡人》中的小美一角,被管虎导演称赞极具天赋,可塑性极强。她在《向着炮火前进》这样一部男人戏中塑造的战地女军医玲珑具有鲜明的特点,嬉皮笑脸的角色外表下藏着细腻脆弱的内心世界。无论是在其救治伤员的认真十足,还是面对情感时的执着十足,玲珑前后巨大的反差和内心变化都让人震撼,陶慧娜将一个性格复杂,为报家仇的孤儿“玲珑”刻画得入木三分。