1999年，袁泉參演首部電影《春天的狂想》，憑借扮演的周小玫一角獲駝講得第19屆中國電影金雞獎最佳女配角獎；同一年，參與演出首部話劇《梁?！?。

2000年，袁泉參演霍建起導(dǎo)演的電影《藍(lán)色愛情》，憑借扮演的劉云一角獲得第8屆北京大學(xué)生電影節(jié)最佳女演員獎以及第21屆中國電影金雞獎最佳女主角提名。

2002年，袁泉參演電視劇《有情鴛鴦無情劍》、《旋渦》；同一年，憑借電影《美麗的大腳》獲得第22屆中國電影金雞獎最佳女配角獎。

2003年，袁泉和夏雨、梁靜合作參與演出電影《警察有約》。

2004年，袁泉參與演出王晶導(dǎo)演的電視劇《小魚兒與花無缺》，扮演蘇櫻一角。

2005年，袁泉參與演出坑樂欠大型多媒體音樂話劇《琥珀》，該劇演出門票在香港三天內(nèi)預(yù)售達(dá)到3000張，創(chuàng)下香港話劇的銷售紀(jì)錄；同一年，參演電影《上海倫巴》。

2006年，6月份，袁泉主演的話劇《電影之歌》舉行全國巡演；10月份，赴北京參與話劇《暗戀桃花源》的彩排；11月份，在話劇《暗戀桃花源》中扮演溫柔婉約的云之凡，并演唱主題曲《暗戀》。

2006年，袁泉參演電視劇《花之戀》。

2007年，3月份，袁泉憑借專輯《孤獨(dú)的花朵》獲得第十四屆東方風(fēng)云榜頒獎禮“最佳音樂錄影帶獎”；4月份，在北京王府井舉行《孤獨(dú)的花朵》音樂作品集簽售會；5月份，入選“中國話劇百年名人堂”；11月份，獲得2007大學(xué)生音樂節(jié)頒獎典禮年度最受歡迎女歌手獎。

2008年，1月份，袁泉獲得新浪網(wǎng)絡(luò)盛典年度內(nèi)地女歌手獎；7月份，發(fā)行EP《臺北》。

2009年，1月份，袁泉發(fā)行EP《ShortStay北京》；4月份，憑借專輯《ShortStay臺北/沖繩》獲得第九屆音樂風(fēng)云榜年度盛典最佳EP專輯獎；10月份，憑借電影《如夢》獲得第46屆臺灣電影金馬獎最佳女主角提名。

2010年，袁泉在《新京報》舉行的“中國最美50人”評選中排名第29位。

2012年，袁泉參與演出電影《大上?！?，在片中扮演一代京劇名伶葉知秋。

2013年，袁泉憑借話劇《簡·愛》獲得第26屆中國戲劇梅花獎。隨后，參演電影《掃毒》，在劇中扮演阿秋的妻子；同一年，參演電影《澳門風(fēng)云2》，扮演小馬妻。

2014年，袁泉參演電影《心花路放》；同一年，參演電影《黃金時代》。12月28日，和黃渤、倪大紅等合作主演的諜戰(zhàn)劇《鋒刃》在央視一套播出。

2016年，袁泉參演趙薇導(dǎo)演作品《沒有別的愛》；8月18日，參演的動作電影《危城》上映；12月16日，參演的電影《羅曼蒂克消亡史》上映。

2017年7月4日，袁泉主演的都市情感劇《我的前半生》首播，該劇由沈嚴(yán)執(zhí)導(dǎo)，袁泉在劇中扮演了職場女強(qiáng)人唐晶一角。8月份，領(lǐng)銜主演由陳沖編劇執(zhí)導(dǎo)笑遷戲欠的劇情片《英格力士》。10月26日，主演的交通救撈題材電視劇《碧海雄心》于山東衛(wèi)視和央視播出。

2018年3月15日，袁泉袁泉憑借電視劇《我的前半生》中唐晶一角獲得2018電淚盛微臺視劇品質(zhì)盛典“年度表演劇星”；同一年4月份，與陸毅合作參與演出了現(xiàn)實主義題材劇《風(fēng)再起時》，劇中扮演女主角何曉鶯。

2019年5月17日，袁泉和胡軍合作參與演出的電影《音樂家》上映。同一年，袁泉加盟由烏爾善導(dǎo)演執(zhí)導(dǎo)的電影《封神三部曲》，在片中喇駝迎扮演姜王后。9月30日，和張涵予、歐豪、杜江合作主演的傳記災(zāi)難電影《中國機(jī)長》上映，片中扮演乘務(wù)長畢男。11月份，參演電視劇《慶余年》播出。12月20日，參與演出的都市律政劇《精英律師》在東方衛(wèi)視、北京衛(wèi)視首播，并在愛奇藝、騰訊視頻埋騙府同步播出。

2020年，袁泉參與演出的由徐崢執(zhí)導(dǎo)的電影《囧媽》于1月25日（大年初一）上線網(wǎng)絡(luò)播出；6月10日，由簡川訸執(zhí)導(dǎo)，袁泉、雷佳音、張藝興、賈乃亮等參與演出的正午陽光新劇《落花時節(jié)》開機(jī)拍攝；憑借電影《中國機(jī)長》，分別于9月和11月獲得了第35屆中國電影百花獎和第33屆中國電影金雞獎最佳女配角獎；12月28日，參演的電視劇《流金歲月》播出，在劇中扮演戴茜。

2021年3月8日，袁泉參演電影《1921》公布主要女演員陣容。7月9日，領(lǐng)銜主演抗疫題材電影《中國醫(yī)生》。

袁泉人物評價

袁泉是個很用心的演員，不管是否有她的戲份，只要有排練，她準(zhǔn)會到場。沒有她戲的時候，她會在劇場邊的椅子上蜷著看別人演。（孟京輝評）

她是一個很純粹的演員，一直不斷地在戲劇舞臺上創(chuàng)作好的作品；她真心的熱愛舞臺藝術(shù)也因此推掉了許多影視劇。（黃渤評）

袁泉在事業(yè)上是一位成功的演員，在生活中她是一位充滿愛心的女性，成功與愛心并重使她氣質(zhì)獨(dú)特。（新浪網(wǎng)評）

袁泉的性格并不像是一個人們傳統(tǒng)概念中的演員。她羞澀安靜，和生人相處時可能會一天不說話，就像是人們常說的那種鄰家女孩。在星光燦爛的領(lǐng)獎臺上，她干凈清爽，反而與眾不同。（中國新聞網(wǎng)評）