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原名陳麗梅，祖籍浙江寧波，喺上海出生，其後同家人移居香港。1954年加入長城影業公司，成為基本演員。首次演出電影為程步高導演嘅《鳴鳳》（1957），接著憑主演《紅燈籠》（1957）成名，成為長城當家花旦，同夏夢同石慧並稱「長城三公主」。陳思思喺長城先後共拍過約三十部電影， 包括 《香噴噴小姐》（1958）、 由程步高、林歡 （即金庸） 合導嘅 《有女懷春》（1958）、 《新聞人物》（1960）、 《美人計》（1961）、《三笑》（1964）、 《黃金萬兩》（1965）、 《雲海玉弓緣》（1966）、 《雙槍黃英姑》（1967）等。佢喺《三笑》中飾演秋香，形象嬌俏可愛；影片曾多次喺國內上映，深受觀眾歡迎；其後喺《雲海玉弓緣》中飾演敢愛敢恨嘅厲勝男，性格鮮明，表現尤其出色。佢喺 1968年脫離長城，加入榮堅影片公司，主演過《麒麟寨》（1968）、 《八步追魂》（1969）、 《冰谷魔女》（1970）、 《你嘅心裡沒有我》（1970）、 《我不要離婚》（1970）同《一劍勾魂》（1971）共六部電影，隨後息影。1976年加盟佳藝電視，參演劇集《射鵰英雄傳》，飾演包惜弱一角。1980年重回大銀幕，為鳳凰影業公司主演《密殺令》（1980），並喺長城出品嘅《瘋狂上海灘》（1985）中客串演出後，正式退出影壇。陳思思喺 1961年同鳳凰公司嘅當家小生高遠結婚，1970年離婚；第二任丈夫為電影攝影師蔣仕， 兩人結婚後喺上海定居。 佢喺2006年檢查身體時證實患上晚期胰頭癌， 喺2007年 9月病情惡化， 入住上海華東醫院， 終於10月 7日不治逝世，享年 69 歲。