陈梦熊院士的一生始终行走于中国水文地质科学的空白地带。经历了战乱、“文革”时期的艰难学术历程，到和平年代致力于新中国的水文地质研究，他将一生都投入到了发展我国水文地质事业中去，完成了大量基础性工作，填补了我国的许多空白。

1942年从西南联大地质系毕业后，陈梦熊考入原中央地质调查所，开始了在条件艰苦的中国大西北的地质勘查工作。他参加了祁连山地质矿产考察，自西宁向北翻越祁连主脉进入河西走廊，那是中国第一个横越祁连山的地质考察队。

解放后，陈梦熊的第一项任务是担任天成、宝成这两条重要的铁路线的新线工程地质勘测。这是我国第一条横跨秦岭的复杂山区铁路新线，陈梦熊与苏联专家合作，边学边干，开创了中国铁路勘测的道路。

1955年，陈梦熊突然接到一个新任务，在全国负责开展首次区域水文地质调查。当时，水文地质在我国还是一个空白领域。为了探索出一条水文地质勘查的道路，当年，陈梦熊带领了一支近百人的勘查队，来到了祖国西端的柴达木，并且在最西端的冷湖驻扎下来。

从此，陈梦熊开始了长达30年的全国区域水文地质普查工作。30年间，陈梦熊的脚步踏遍大半个中国，从制定规划、组建队伍、培训人员、编制规程，一直到野外指导，陈梦熊亲力亲为，终于在1982年完成了整个中国的水文地质普查任务，此举令他荣获1985年国家科技进步奖二等奖。

30年间，陈梦熊的大量普查成果为中国区域水文地质学科的发展奠定了坚实基础。

他在上世纪50年代组织编写出版了我国第一本利用本国资料写成的《实用水文地质学》，编制出版我国第一幅比例尺1∶300万中国水文地质图；60年代又组织编辑1∶100万的黄淮海平原与松辽平原的水文地质图系，是我国最早按自然单元编制出版的小比例尺图系；70年代编辑出版《综合水文地质图的编图方法与图例》，首次运用迭置方法，反映多层含水层的三维特征，创立一套具有中国特色的编图方法，在全国得到广泛应用，取得良好效果。他创办我国第一个遥感水文地质培训班，使遥感技术在普查工作中得到普遍应用；并在此基础上编制了《我国北方典型水文地质遥感图像集》，促进了遥感水文地质这一新学科的发展。

虽然从20世纪80年代开始，陈梦熊就已经退休，但他还一直担任国土资源部的咨询顾问。每年，他都会去全国各地进行调研，而大西北依然是他最爱去的地方。

自20世纪80年代以来，陈梦熊开始专门致力于地下水资源、地下水系统与环境水文地质的研究。他首次提出了环境水文地质学这一新学科；引进了地下水系统理论；参加了国际水文计划地下水系统研究专题组，担任亚洲地区实例研究。

近10年来，陈梦熊加强了对城市水资源与农业水资源的研究，多次到西北各省、自治区实地考察，发表了一系列关于西北干旱区水资源问题的论文。

半个世纪以来，陈梦熊把全部精力投入到地质科学事业。他在区域水文地质、环境水文地质、遥感水文地质、水文地质编图，以及地下水资源与地下水系统等方面的研究，均有较高成就，在理论上颇多建树，先后获科学大会奖、国家科技进步奖，对推动我国水文地质学科的发展起到奠基人的作用，也是我国水文地质事业的主要创建人之一。