2003年，大学毕业前夕，由胡玫执导陈宝国、焦黄、归亚蕾主演的历史正剧《汉武大帝》开拍，杜淳参加剧组试镜，试的是刘谦一角，导演看了杜淳的试戏录像后，却敲定他出演有16个演员参与竞争的青年汉武帝一角。该剧于2005年播出，杜淳的演技获得肯定，并得到父亲的认可，他的演艺生涯从此拉开帷幕。《汉武大帝》之后，杜淳出演了黄晓明、陈道明主演的电视剧《大汉天子2》饰演李勇，和电视剧《少女总裁》饰演江南雨。2005年，客串古装剧《大宋提刑官》。2006年，参演无厘头古装剧《江湖俏佳人》，出演男主角黑木，与钟丽缇有大量的对手戏。
2007年，杜淳与李彩桦、温兆伦、崔林联袂主演由香港导演袁英明执导的古龙剧《大旗英雄传》，饰演铁血柔肠的少侠铁中棠，这是他首次担任第一男主角，该剧夺得2007年度“最佳古装剧”、“央视优秀剧”、“最受欢迎武侠剧”奖项。同年参演改编自同名红色经典电影的电视剧《51号兵站》，饰演男一号“小老大”梁宏，杜淳演绎的“小老大”梁宏沉着勇敢、机智过人、文武双全，被誉为“青春革命偶像”，荣获2007年度南方影视盛典“年度最佳男主角奖”。与高圆圆主演年代剧《爱无悔》，饰演对爱情执著的高家饼铺二师傅“杜浩然”。
2008年，再次出演红色电视剧《敌营十八年》，饰演男一号江波，一个潜伏敌后智勇双全的地下党员，并演唱插曲《两难》。
2009年，杜淳主演的以反映中国近代史上著名的三次人口迁徙之一电视剧《走西口》作为央视一套开年剧播出，杜淳饰演从学徒到商人再到革命志士的男一号“田青”，为国尽力散尽家财、仁义无双的儒商形象给不少观众留下深刻印象，该剧以平均收视率9.60%创下2002年来央视开年戏收视纪录；荣获第十一届“五个一工程奖”和2010中国电视剧满意度调查华鼎奖“最佳电视剧”奖。
2010年，参演偶像剧《租个女友回家过年》，饰演饰演男一号龙门古镇的孙氏后代孙翌伟，杜淳饰演的孙翌伟以日薪五百的高薪租来薛佳凝假扮女友回家过年，以此引发的一系列亲情、友情、爱情大混战，被观众誉为“温馨而有内涵的偶像剧”。出演电视剧《南下》，讲述了南下干部的苦与乐，杜淳和李小冉在剧中苦恋，为观众展示了那个特定年代中艰难而痛苦的爱情。参演《青春期撞上更年期》出演男一号青年才俊犹豫纠结的青年作家邓家齐，凭借此剧荣获2011年中国大学生电视节年度“最受大学生喜爱男演员”奖。
2011年，参演由香港导演陈嘉上执导根据同名电影改编的电视剧《古今大战秦俑情》，饰演男一号，与剧中的韩冬儿上演了一曲三生三世的爱情绝世恋歌。参演新版《水浒传》出演西门庆一角。
2012年，主演由赵宝刚导演的电视剧《北京青年》，饰演从小混混到为父解忧的“靠谱青年”“何北”；参演爱情励志电视剧《我的经济适用男》，饰演的高富帅冯志豪。
2013年，主演都市情感剧《三十岁你好》，该剧直面而立之年的80后，讲述了当代年轻人婚姻难、立业难的命题，播出之后引发众多80后的共鸣。
2014年，与颖儿合作电影《谁说我们不会爱》，杜淳首度在电影中担纲男一号，演绎一个有着豪车豪房，风流不羁的“富二代”。主演都市悬疑剧《美丽背后》，饰演精英律师林熠伟，并首次跨界担任监制。
2015年，与Angelababy领衔主演改编自桐华同名小说的电视剧《大汉情缘之云中歌》，饰演男一号孟珏。主演由刘进执导的都市情感剧《老婆大人是80后》，饰演一位温柔积极、无忧无虑的“三好萌男”吕不凡，演绎了一个平凡的“80后”小家庭一段既有欢笑，也有泪水的“逗比爱情”。同年，在湖南卫视创意实境真人游戏节目《全员加速中》担任节目常驻嘉宾。
2016年，出演程耳执导的电影《罗曼蒂克消亡史》；主演六六编剧的都市情感剧《女不强大天不容》，饰演高考文理科双状元的学霸“吕方成”，从大学毕业成为银行新鲜人，到经过时代和行业的变迁，最终找到了自己的人生目标开办小餐桌，时间跨度十七年。主演电视剧《熟男养成记》，饰演武校毕业生费仲杰，一位阳光暖男，在工作和生活的磨练中坚强成长。出演科幻电影《三体》，饰演天才数学家魏成。同年，在湖南卫视综艺节目《旋风孝子》中担任常驻嘉宾，与父亲杜志国回到家乡共同生活6天5夜。并登上央视春晚，与蒋欣、汪晓敏合作表演民族歌舞《在你伟大的怀抱里》。
2016年3月09日，湖南卫视新节目《透鲜滴星期天》为一档明星美食类节目，何炅、王嘉尔、杜淳、张亮确定加盟此节目。
2017年，担任制片人并与葛优、岳云鹏合作主演电影《断片儿》。同年，主演我国首部维和题材电视剧《维和步兵营》，首次挑战现代军人的角色，饰演坚毅冷峻的林浩楠。
▪ 温故一九四二 ( 2012) ▪ 建党伟业 ( 2011) ▪ 幸福速递 ( 2011)
▪ 青春期撞上更年期Ⅱ ( 2012) ▪ 北京青年 ( 2012) ▪ 隋唐演义 ( 2012)
▪ 恋爱的那点事儿 ( 2012) ▪ 宫锁幂缘 ( 2012) ▪ 宫锁珠帘 ( 2012)
▪ 倾城雪 ( 2011) ▪ 新水浒传 ( 2011) ▪ 雪狼谷 ( 2011)
▪ 我的经济适用男 ( 2011) ▪ 保姆与保安 ( 2010) ▪ 锄奸 ( 2010)
▪ 廉石传奇 ( 2010) ▪ 古今大战秦俑情 ( 2010) ▪ 青春期撞上更年期 ( 2010)
▪ 三十岁，你好 ( 2010) ▪ 大汉口 ( 2010) ▪ 走西口 ( 2009)
▪ 南下 ( 2009) ▪ 租个女友回家过年 ( 2009) ▪ 换子成龙 ( 2006)
▪ 敌营十八年 ( 2008) ▪ 虎胆雄心 ( 2008) ▪ 中国家庭 ( 2008)
▪ 龙虎山客栈 ( 2008) ▪ 虎胆丹心 ( 2008) ▪ 爱无悔 ( 2007)
▪ 非亲父子 ( 2007) ▪ 大旗英雄传 ( 2007) ▪ 51号兵站 ( 2006)
▪ 监察局长 ( 2006) ▪ 大河颂 ( 2005) ▪ 大宋提刑官 ( 2005)
▪ 江湖俏佳人 ( 2004) ▪ 大清御史 ( 2004) ▪ 大汉天子2 ( 2004)
▪ 少女总裁 ( 2003) ▪ 汉武大帝 ( 2003) ▪ 公民良心 ( 2002)
▪ 大汉天子 ( 2001)
2008年5月12日，四川省汶川县发生了7.8级地震，杜淳虽然在山西拍摄电视剧《走西口》，但他已经委托北京的家人三次向中国红十字总会捐款。并表示今年不庆生，更呼吁粉丝将为自己买礼物的钱捐给灾区人民。
2010年3月31日，在剧组赶戏的杜淳通过经纪人向西南旱区捐款10万，并希望全社会能持续关注灾区人民的艰难处境，帮助他们度过这次罕见的灾难。同时他呼吁自己的粉丝量力而行，为灾区人民做一点事情，奉献一点爱心。
2012年5月22日，杜淳在生日当天现身北京市顺义区赵全营镇板桥村的太阳村，为那里需要关爱的孩子们献上一片爱心。 同年9月1日，杜淳出席在北京798举行的2012芭莎明星慈善夜十周年庆典。
2013年4月20日，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，杜淳通过中华思源工程扶贫基金会华谊兄弟公益基金捐款20万。 同年8月10日，杜淳助阵文章发起的关爱自闭症儿童大福基金慈善爱心拉力车赛，杜淳与杨幂、李晨、孙楠等明星签售义卖并赛场竞技，杜淳以超高车技和稳定发挥获赛车冠军。
2017年5月15日，杜淳通过“孤儿圆梦红包”项目为孤儿送去了一份生日礼物，让他们也能在爱的守护下健康成长；5月20日，杜淳在微博上呼吁大家一起关注2017全国助残日，推进残疾人预防工作。5月22日，杜淳生日会现场邀请了太阳村师生代表。并向太阳村认捐了蔬菜棚，当天线上直播累计观看176.4万，所得收益全都捐赠给了太阳村的儿童，用于孩子们的成长和发展。
▪ 2018 第31届电视剧“飞天奖” 女不强大天不容 （提名）
▪ 2017 澳门国际电影节金莲花奖最佳男配角 罗曼蒂克消亡史 （提名）
▪ 2016 中国时尚权力榜年度最佳演员 （获奖）
▪ 2015 2015国剧盛典 年度最受欢迎演绎偶像 （获奖）
▪ 2015 荣获时尚星秀人物盛典年度电视剧最佳男演员 （获奖）
▪ 2014 荣获第二届亚洲彩虹奖时装类优秀电视剧奖 北京青年 （获奖）
▪ 2013 荣获第29届电视剧“飞天奖”长篇电视剧一等奖 北京青年 （获奖）
▪ 2013 北京电视剧之夜观众喜爱的最具潜质男演员 （获奖）
▪ 2012 2012年第二届乐视影视盛典电视剧最具人气演员奖 （获奖）
▪ 2012 2012MSN时尚夜荣获星月年度最具影响力演员 （获奖）
▪ 2012 2012国剧盛典年度网络最受欢迎男演员 （获奖）
▪ 2012 第三届乐视盛典内地最具人气男演员 （获奖）
▪ 2012 2012风尚志6周年庆典:风尚魅力明星 （获奖）
▪ 2012 2012亚洲偶像最具网络人气奖 （获奖）
▪ 2011 2011国剧盛典 最受欢迎男演员 青春期撞上更年期 （提名）
▪ 2011 2011国剧盛典 最佳男配角 新水浒传 （提名）
▪ 2011 荣获第六届中国浙江电视观众节“观众最喜爱的十大电视剧”奖 古今大战秦俑情 （获奖）
▪ 2011 2011年中国大学生电视节年度“最受大学生喜爱”男演员奖 （获奖）
▪ 2011 荣获2011中国大学生电视节“最受大学生欢迎电视剧”奖 青春期撞上更年期 （获奖）
▪ 2011 获2010年度大本钟奖之金独角兽奖“最受推崇男演员” 古今大战秦俑情 （获奖）
▪ 2011 2011“影视风云榜新势力盛典”最具突破精神演员奖 （获奖）
▪ 2011 中国影响2010·时尚盛典“最美年度视界之星大奖” （获奖）
▪ 2011 2011“优酷影视指数盛典”开年风尚男演员奖 （获奖）
▪ 2010 第二届搜狐视频电视剧盛典 最佳男主角 宫锁珠帘 （提名）
▪ 2010 第三届“华鼎奖”中国年度最佳表现新锐男演员奖 （获奖）
▪ 2010 荣获2010南方盛典“最佳电视剧”奖 保姆与保安 （获奖）
▪ 2010 荣获2010华鼎“最佳电视剧”奖 走西口 （获奖）
▪ 2010 2010“MSN星月风尚先锋明星" （获奖）
▪ 2009 获中国广播电视协会评选为2009年“中国最具影响力电视剧奖 走西口 （获奖）
▪ 2009 荣获第四届中国浙江电视观众节“观众最喜爱的十大电视剧”奖 走西口 （获奖）
▪ 2009 荣获第十一届“五个一工程”奖 走西口 （获奖）
▪ 2009 获CCTV观众“观众最喜欢的男演员奖” 走西口 （获奖）
▪ 2009 荣获2009年度《最时尚家居》“最受欢迎名人家居奖” （获奖）
▪ 2007 荣膺新浪电视剧评选的“最佳古装剧奖“ 大旗英雄传 （获奖）
▪ 2007 荣获2007南方盛典“年度最佳男主角奖” 51号兵站 （获奖）
杜淳是一个完全演技派，他的微表情非常好，把人物演得很细腻，有很多情感细微的小动作、小眼神（编剧六六评）；各种类型的角色杜淳都比较好塑造。他穿上服装，往镜头面前一站，魅力就全出来了（导演赖水清评）；杜淳是在矜持中保持着张力，冷峻中有他特有的魅力，镜头感十足（导演潘镜丞评）；杜淳身上有股新生代演员的力量，有好几场戏不需要对场交流，他整场戏自己演下来，一个人很流畅的演，这是一种境界（导演柳国庆评）；杜淳的眼睛很有内容，最重要的是很用心（游建鸣评）。
杜淳很有心（导演胡玫评）。杜淳出色地演绎了孟思远，不光因为他的演技不错，更在于杜淳本人就是一个天性淳良的孩子，不用演就占得了先机（编剧赵冬苓评）；他是非常好的演员，他有种稳劲和沉稳，很多东西要从他身上学习（苗圃评）。杜淳给我有惊喜，本身的形象可以去尝试更多的反面角色，可以多一种层次感（徐峥评）。杜淳是一个学习能力很强的演员，亦正亦邪（章子怡评）。
杜淳身上独有的憨厚、淳朴气质让他饰演痴情男非常合适，也因此令观众非常喜欢，这就是演员最重要的“观众缘”；但他又是一个有魔力的演员，放在不同的容器里，他会变幻出不同的气质，流畅、扎实的表演，给人一种踏实感，会让你觉得什么角色交给他，他都能出色地完成，这就是演员的一种境界，是老演员但又随时给你带来新鲜感（于正评）。
杜淳性格内向，他的沉静和踏实给人一种信赖感（新浪娱乐评）；不论是平素里偶遇，还是工作中合作，杜淳给我的感觉一直是非常从容、坚定，态度悠然但却沉稳执着，有一种浑然天成的优雅和魅力。宽厚稳重，却又不失风趣幽默，是一个让朋友很有安全感的人（angelababy评）；最具男人魅力，稳健、沉静，他身上一些很独特的东西是很吸引人的（冯绍峰评）；不了解他的人，可能会认为他高冷，不易接近，但懂他的人知道他其实内心很简单，是一眼就能看到心里去的那种男人（陈思成评）；杜淳外表大男人，内心大男孩，特可爱（佟丽娅评）；杜淳的性格比较偏内向，很聪明，很执着（谢娜评）；是一个温文尔雅，微笑寡言的男孩（编剧六六评）。
杜淳有一种责任感，在演员职业道德上做的非常棒（北京电影学院表演学院陈浥评）。杜淳是一个很认真的人，生活中也都是非常严肃的（导演王文杰评）。他绝对是个特重义气的人，经常为朋友排忧解难，在朋友眼里是“神”一样的存在（马苏评）。杜淳是个百事通，大家有什么事儿都问他（佟丽娅评）；他是一个特别仗义的人，重情重义。不管是对待他的感情还是工作，他都特别的尽职尽责（李晨评）。
