当福建船政学堂的留学生来到欧洲时，他们已经接受了多年西学训练，基本掌握了英文或法文，因而很快就适应了新的环境。与大多数船政学生不同，陈季同并没有进入英、法船厂或海军学校学习有关造船、驾驶或其它自然科学，而是与马建忠一起受命进入巴黎政治学堂（Eco le d e s sc ien ce s p o lit iq u e s），学习“公法律例”。清政府的用意在将二人培养为精通国际政治的外交人材。当时政治学堂专业课程有十六种，陈、马二人择其要者学习了八种，另外又学习有关各国历史及英文写作等。除此之外，陈季同又在法律学堂（Eco le d e d ro it）攻读，并获得这个学校的学士学位，他后来对法律的研究和翻译，应与这段经历有关。陈季同在欧洲读书的同时，开始在中国驻欧使馆任翻译。他的外交官生涯最初一帆风顺。当时清朝使臣常被邀请出席各种庆典、阅兵、宫庭舞会和音乐会等活动，而出使大臣及参赞多不通外语，所以每每要由陈季同晋接酬应。陈的天性本就活泼开朗，兴趣广泛，且待人热情，善于结交，因而他很受欧洲上层社会的欢迎，还与其中一些人建立了友谊。
德意志皇帝弗雷德里希三世（Frdr ic III）对这个年轻的中国外交官颇为青睐，曾经邀请陈季同一同骑马散步。二人在马上讨论过社会科学、政治、经济以及文学问题。弗雷德里希三世当时倾向自由主义思想，陈季同与他的讨论可以不受束缚地进行，二人自由交换对各种问题的意见。陈广博的知识，一个东方人的独特看法，加上流利的法语，赢得了弗雷德里希三世的尊重。德国首相俾斯麦（O tto，Pr in ce Vo n Bism a rk，1815－1898）也是陈季同的朋友，陈在中法战争期间曾争取到这位“铁血宰相”的暗中支持。在与陈季同交往的欧洲政界人物中，法国政治家甘必大（Lo n G am b e tta，1838－1882）对他影响较大。这位第三共和国的缔造者对年轻的中国外交官相当赏识，经常邀请陈季同出席他的政治沙龙。他很愿意倾听陈对政治、哲学及文学发表见解。陈季同在甘必大的沙龙中，获得了不少关于民主、共和的知识，这对他归国后的一系列维新活动产生了明显的影响。借助于甘必大的推许，陈季同在巴黎的其他沙龙里也受到欢迎，他由此结识了众多社会名流，其中既有政界人物如贝尔当（Jo seph Be r tran d）、特那尔（Le Baro n Thn a rd），也有经济学家勒普来（Le Play），文学家拉毕什（La B ich e）等。
利用自己在欧洲政界广泛的社会关系，陈季同在中俄伊犁问题和中法战争的交涉中，都发挥了不容忽视的作用。他在欧洲社会活跃的表现，扩大了中国的国际影响，欧洲人认为：“因为有了这个年轻翻译的活动，中国才开始在外交上引起欧洲的关注”。可是陈季同在欧洲的外交活动的结局并不圆满。1891年，由于私债纠纷，陈季同被清政府撤职，黯然回国。虽然次年他又被开复原职，但他从此再也没有回过欧洲。
法国汉学家考狄（H. C o rd ie r）曾说：“我从未见过比陈季同更彻底地接受欧洲风格的中国人，实际上他对欧洲习俗的理解甚于他本国。”经历了近二十年的欧洲外交生涯，陈季同确实深受欧洲文化、风俗的熏染，生活方式变得相当西化，他已完全融入了欧洲社会。但考狄只强调了陈季同接受欧洲影响的这个方面，而事实上，陈季同更重要的工作是反方向的，也就是说将中国文化传播到西方，让西方公众理解中国人的观点，改变他们对中国的误解和偏见。
