日本職棒
2月初陳偉殷便前往日本加入球隊訓練，由于“陳”的日文發音不雅，因此改以片假名登錄。在2軍期間多以中繼身分登闆。中日隊一度有意将他塑造成昔日王牌投手今中慎二的接班人，後來覺得太過勉強而放棄。2004年8月陳偉殷獲得征召參加雅典奧運，但僅在預賽最後一場出戰荷蘭隊時中繼登闆兩局，投出一次保送無失分。季中曾短暫被登錄到1軍，但并未出賽。
2005年開季，陳偉殷成為唯一1位開幕被登錄1軍的台灣選手。4月3日，陳偉殷在日本職棒1軍初登闆，面對橫濱中繼投2局，5安打4保送3三振，失5分責失4分，表現不盡理想，随後便被降回2軍調整。6月27日重返一軍，持續以中繼投手的身分出賽。8月4日，陳偉殷獲得一軍首度先發機會，面對養樂多隊主投3.2局，7安打1奪三振1保送，失4分責失3分，下場時是敗戰投手候選人，不過靠着隊友反攻逆轉而與勝負無關，個人也在第3局擊出生涯首支安打。8月7日在對橫濱隊的延長賽第11局出場救援，獲得一軍首次的救援成功紀錄。
在2008年4月2日，中日龍隊作客讀賣巨人隊，2局下無人出局1壘有人陳偉殷接替中日龍隊先發受傷的山本昌投手登闆，中繼5.2局面對19人次，送出1次三振、2次保送，沒有失分。投完7局上陳偉殷退場，中日龍由鈴木後援1局，守護神岩濑仁紀救援最後一局，中日龍在5、6、9局各攻下1分，陳偉殷拿下職棒生涯首勝，賽後岩濑把陳偉殷的職棒生涯首勝紀念球交給陳偉殷。在此以後陳偉殷成為中日龍中繼的重要戰力，6月中在主力投手陸續下放2軍或參加日本代表隊而回歸先發，在7月16日對巨人取得首次先發勝的紀錄。2008年夏季奧林匹克運動會棒球比賽，台灣對荷蘭的比賽中，陳偉殷先發7局無失分，最後台灣以5：0擊敗荷蘭。在9月22日對養樂多隊取得首次完投(和完封)勝利。同年獲接近6倍的薪資調整（600萬->3500萬日币），以調整率計為2008年日本職棒最高的一人（現時點）。
雖然在2008年的登錄上是左打者，不過在觸擊時會站在右打席。
在2009年，陳偉殷5月3日對橫濱灣星隊投出本季個人第1場完封勝，7月17日再對橫濱投出他本季的第2場完封勝，8月4日則對坂神投出第3場完封勝，同時也是無四死球完封勝，9月8日繼續對上坂神虎隊隻被擊出兩支安打，投出第4場完封勝。
在2009年球季結束後，中日龍隊大幅調漲陳偉殷的年薪至1年1億1千萬日币。陳偉殷于2009年球季結束後，表達未來想要前往美國職棒大聯盟發展的意願。
2010年3月27日，陳偉殷擔任對戰廣島東洋鯉魚隊的先發投手，投出生涯第6場完投完封勝，除了1次保送和被打4支安打外，單場奪三振高達11次僅次于2009年8月4日對坂神虎的單場12次三振。
2011年春訓，中日龍臨時教練杉下茂指導陳偉殷而表示，要在美國大聯盟成功的條件之一，就是要會投指叉球。
當選國手紀錄
2002年古巴洲際杯
2003年BFA亞洲青棒賽
2003年古巴世界杯
2004年雅典奧運
國際賽表現
2002年陳偉殷
入選國家隊參加洲際杯棒球賽，成為隊上最年輕的選手，但在整個賽事中都未出賽。2003年先 是入選亞洲青棒賽國手，并獲得最佳左投手及防禦率王；随後又入選世界杯國手，主投全隊最多的16局，戰績 一勝一敗，防禦率2.50，堪稱是全隊最穩定的投手。2004年8月陳偉殷獲得征召參加雅典奧運，但僅在預賽最後 一場出戰荷蘭隊時中繼登闆兩局，投出一次保送無失分。
特殊紀錄
古巴洲際杯中華成棒代表隊唯一高中選手。
高中棒球聯賽單場奪三振紀錄(22次)保持人。
雅典奧運中華成棒代表隊最年輕選手。
中日龍隊最年輕開季一軍選手。
私生活
陳偉殷已經于2009年結婚，妻子也是台灣人
職棒生涯戰績
球衣背号
74 （2004年）
31 （2005年）
28 （2006年）
203 （2007年）
21 （2008年-2011年）
MLB
16 （2012年- ）
獎項・表揚
最優秀防禦率：1回 （2009年）
月間MVP：1回 （2009年8月）
個人記錄
投手成績
首次登闆：2005年4月3日、對橫濱灣星3回戰（名古屋巨蛋）、6局上救援登闆、2回5失分
首次奪三振：同上、6局上萬永貴司
首次中繼成功：2005年7月27日、對橫濱灣星9回戰（山形縣野球場）
首次先發：2005年8月4日、對養樂多燕子14回戰（浜松球場）
首次救援：2005年8月7日、對橫濱灣星12回戰（橫濱球場）
首次勝利：2008年4月2日、對讀賣巨人2回戰（東京巨蛋）、2局下救援登闆、52/3回無失分
首次先發勝利：2008年7月16日、對讀賣巨人14回戰（劄幌巨蛋）、7回1失分
首次完投勝利?首次完封勝利：2008年9月22日、對東京養樂多燕子21回戰（名古屋巨蛋）、4安打10奪三振
最多完封：2009年
打擊成績
首次安打：2005年8月4日、對養樂多燕子14回戰（浜松球場）、3局下石川雅規遊擊内野安打
