陳永森1913年出生於臺南市永樂街，幼時父母雙亡，促使他養成獨立剛強的性格。之後考入臺南私立長老教中學，受到留日返臺美術老師廖繼春的啟發，並跟隨膠彩畫家黃靜山學藝。1933年遠赴日本進修，考入日本美術學校日本畫科，先後師事日本畫名家兒玉希望等人。畢業之後，又考進東京美術學校油畫科就讀。
1945年與吳楓錦女士結婚，婚後生活穩定，陳永森展現更加旺盛的創作能量。戰後又於1949年，再度考入東京藝術大學附屬工藝技術講習所。在長達十多年的學習過程中，陳永森以半工半讀的方式，完成多元習藝之旅。
陳永森在日本期間，參與官展與在野展的競技比賽，表現優異，在一向排斥外國人的日本畫壇，憑藉個人的藝術成就，累積聲譽與名望，可以說是得來不易。陳永森於1953年、1955年，以作品〈山莊〉、〈鶴苑〉，先後獲得「日展」的白壽賞，兩度受到裕仁天皇親自接見與勉勵，並於1955年榮升為日展「無鑑查」畫家。然而在日本畫壇已達登峰造極的陳永森，並未因此而志得意滿，從1950年代至1970年代初期，持續尋找東、西方繪畫，創新與融合的最大可能性。
1970年代中晚期，轉向對東方「詩思情法」理念與精神的探索，藉由「詩情墨法」、「物我兩忘」等觀念的開展，在宗教、戲曲及風景等主題中，表現出內在的精神性，超越外在物質性的晚期風格。
陳永森所創造的特殊膠彩畫風，超越日本、臺灣、中國，以及西方的地域界線，不但給予日本的畫界，也刺激臺灣的畫壇，跳脫了地方的局限，尋求跨域性的創作語彙。陳永森一生的畫業成就，承擔起發揚民族文化、臺灣美術的重責，實有不可抹滅的影響力。