杜淳的父亲杜志国是影视演员,母亲杨丽是舞蹈演员。深受母亲的影响,11岁时,杜淳考入北京中央民族大学附中舞蹈系,进行了六年的舞蹈学习。学习舞蹈的这段经历,激起了他对表演的渴望。
附中毕业后,他想报考电影学院,包括父亲在内的很多人都觉得他不适合,因为他性格内向,行为方式与演艺圈格格不入,但杜淳并没有因此打消这个念头。1998年,杜淳报考中央戏剧学院落选,但他并未放弃,自己报名在中央戏剧学院办的考前班里进行了一年学习,之后又到中央电视台《梦想剧场》栏目组排练了一个多月。1999年报考北京电影学院,在专业课三试通过后,杜淳剃光头以明志,闭门读书,顺利通过文化课考试,考入了北京电影学院表演系本科班。
2015年,杜淳与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》担任常驻嘉宾。
2016年,在电视剧方面,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;在电影方面,出演程耳执导的电影《罗曼蒂克消亡史》。出演科幻电影《三体》,饰演天才数学家魏成;在综艺方面,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。 在湖南卫视创意实境真人游戏节目《全员加速中》第二季中担任常驻嘉宾。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》。