2003年，大學畢業前夕，由胡玫執導陳寶國、焦黃、歸亞蕾主演的歷史正劇《漢武大帝》開拍，杜淳參加劇組試鏡，試的是劉謙一角，導演看了杜淳的試戲錄像后，卻敲定他出演有16個演員參與競爭的青年漢武帝一角。該劇于2005年播出，杜淳的演技獲得肯定，并得到父親的認可，他的演藝生涯從此拉開帷幕。 ?《漢武大帝》之后，杜淳出演了黃曉明、陳道明主演的電視劇《大漢天子2》飾演李勇，和電視劇《少女總裁》飾演江南雨。2005年，客串古裝劇《大宋提刑官》。2006年，參演無厘頭古裝劇《江湖俏佳人》，出演男主角黑木，與鐘麗緹有大量的對手戲。 ?

　　2007年，杜淳與李彩樺、溫兆倫、崔林聯袂主演由香港導演袁英明執導的古龍劇《大旗英雄傳》，飾演鐵血柔腸的少俠鐵中棠，這是他首次擔任第一男主角，該劇奪得2007年度“最佳古裝劇”、“央視優秀劇”、“最受歡迎武俠劇”獎項。 ?同年參演改編自同名紅色經典電影的電視劇《51號兵站》，飾演男一號“小老大”梁宏，杜淳演繹的“小老大”梁宏沉著勇敢、機智過人、文武雙全，被譽為“青春革命偶像”，榮獲2007年度南方影視盛典“年度最佳男主角獎”。 ?與高圓圓主演年代劇《愛無悔》，飾演對愛情執著的高家餅鋪二師傅“杜浩然”。 ?

　　2008年，再次出演紅色電視劇《敵營十八年》，飾演男一號江波，一個潛伏敵后智勇雙全的地下黨員，并演唱插曲《兩難》。 ?

　　2009年，杜淳主演的以反映中國近代史上著名的三次人口遷徙之一電視劇《走西口》作為央視一套開年劇播出，杜淳飾演從學徒到商人再到革命志士的男一號“田青”，為國盡力散盡家財、仁義無雙的儒商形象給不少觀眾留下深刻印象，該劇以平均收視率9.60%創下2002年來央視開年戲收視紀錄；榮獲第十一屆“五個一工程獎”和2010中國電視劇滿意度調查華鼎獎“最佳電視劇”獎。 ?

　　2010年，參演偶像劇《租個女友回家過年》，飾演飾演男一號龍門古鎮的孫氏后代孫翌偉，杜淳飾演的孫翌偉以日薪五百的高薪租來薛佳凝假扮女友回家過年，以此引發的一系列親情、友情、愛情大混戰，被觀眾譽為“溫馨而有內涵的偶像劇”。 ?出演電視劇《南下》，講述了南下干部的苦與樂，杜淳和李小冉在劇中苦戀，為觀眾展示了那個特定年代中艱難而痛苦的愛情。參演《青春期撞上更年期》出演男一號青年才俊猶豫糾結的青年作家鄧家齊，憑借此劇榮獲2011年中國大學生電視節年度“最受大學生喜愛男演員”獎。 ?。

　　2011年，參演由香港導演陳嘉上執導根據同名電影改編的電視劇《古今大戰秦俑情》，飾演男一號，與劇中的韓冬兒上演了一曲三生三世的愛情絕世戀歌。 ?參演新版《水滸傳》出演西門慶一角。

　　2012年，主演由趙寶剛導演的電視劇《北京青年》，飾演從小混混到為父解憂的“靠譜青年”“何北” ?；參演愛情勵志電視劇《我的經濟適用男》，飾演的高富帥馮志豪 ?。

　　2013年，主演都市情感劇《三十歲你好》，該劇直面而立之年的80后，講述了當代年輕人婚姻難、立業難的命題，播出之后引發眾多80后的共鳴。 ?

　　2014年，與穎兒合作電影《誰說我們不會愛》，杜淳首度在電影中擔綱男一號，演繹一個有著豪車豪房，風流不羈的“富二代” ?。主演都市懸疑劇《美麗背后》，飾演精英律師林熠偉，并首次跨界擔任監制 ?。

　　2015年，杜淳與Angelababy領銜主演改編自桐華同名小說的電視劇《大漢情緣之云中歌》，飾演男一號孟玨。 ?主演由劉進執導的都市情感劇《老婆大人是80后》，飾演一位溫柔積極、無憂無慮的“三好萌男”呂不凡，演繹了一個平凡的“80后”小家庭一段既有歡笑，也有淚水的“逗比愛情”。 ?同年，在湖南衛視創意實境真人游戲節目《全員加速中》擔任節目常駐嘉賓 ?。

　　2016年，出演程耳執導的電影《羅曼蒂克消亡史》； ?主演六六編劇的都市情感劇《女不強大天不容》，飾演高考文理科雙狀元的學霸“呂方成”，從大學畢業成為銀行新鮮人，到經過時代和行業的變遷，最終找到了自己的人生目標開辦小餐桌，時間跨度十七年。 ?主演電視劇《熟男養成記》，飾演武校畢業生費仲杰，一位陽光暖男，在工作和生活的磨練中堅強成長。 ?出演科幻電影《三體》，飾演天才數學家魏成。 ?同年，在湖南衛視綜藝節目《旋風孝子》中擔任常駐嘉賓，與父親杜志國回到家鄉共同生活6天5夜。 ?并登上央視春晚，與蔣欣、汪曉敏合作表演民族歌舞《在你偉大的懷抱里》。 ?4月29日杜淳加盟湖南衛視創意實境真人游戲節目《全員加速中》（第二季）。 ?5月31日主演的都市勵志情感劇《女不強大天不容》在安徽衛視、東方衛視播出。 ?

　　杜淳的父親杜志國是影視演員，母親楊麗是舞蹈演員。深受母親的影響，11歲時，杜淳考入北京中央民族大學附中舞蹈系，進行了六年的舞蹈學習。學習舞蹈的這段經歷，激起了他對表演的渴望。

　　附中畢業后，他想報考電影學院，包括父親在內的很多人都覺得他不適合，因為他性格內向，行為方式與演藝圈格格不入，但杜淳并沒有因此打消這個念頭。 ?1998年，杜淳報考中央戲劇學院落選，但他并未放棄，自己報名在中央戲劇學院辦的考前班里進行了一年學習，之后又到中央電視臺《夢想劇場》欄目組排練了一個多月。1999年報考北京電影學院，在專業課三試通過后，杜淳剃光頭以明志，閉門讀書，順利通過文化課考試，考入了北京電影學院表演系本科班。 ?