1999年，袁泉参演首部影片《春天的狂想》，凭借扮演的周小玫一角获驼讲得第19届中国影片金鸡奖最佳女配角奖；仍是这年，袁泉参与演出首部话剧《梁祝》。

　　2000年，袁泉参演霍建起导演的影片《蓝色爱情》，凭借扮演的刘云一角获得第8届北京大学生影片节最佳女演员奖以及第21届中国影片金鸡奖最佳女主角提名。

　　2002年，袁泉参演电视剧《有情鸳鸯无情剑》、《旋涡》；仍是这年，凭借影片《美丽的大脚》获得第22届中国影片金鸡奖最佳女配角奖。

　　2003年，袁泉和夏雨、梁静合作参与演出影片《警察有约》。

　　2004年，袁泉参与演出王晶导演的电视剧《小鱼儿与花无缺》，扮演苏樱一角。

　　2005年，袁泉参与演出坑乐欠大型多媒体音乐话剧《琥珀》，这部剧演出门票在香港三天内预售达到3000张，创下香港话剧的销售纪录；仍是这年，袁泉参演影片《上海伦巴》。

　　2006年，6月份，袁泉主演的话剧《影片之歌》举行全国巡演；10月份，赴北京参与话剧《暗恋桃花源》的彩排；11月份，袁泉在话剧《暗恋桃花源》中扮演温柔婉约的云之凡，并演唱主题曲《暗恋》。

　　2006年，袁泉参演电视剧《花之恋》。

　　2007年3月份，袁泉凭借专辑《孤独的花朵》获得第十四届东方风云榜颁奖礼“最佳音乐录影带奖”；4月份，袁泉在北京王府井举行《孤独的花朵》音乐作品集签售会；5月份，入选“中国话剧百年名人堂”；11月份，袁泉获得2007大学生音乐节颁奖典礼年度最受欢迎女歌手奖。

　　2008年1月份，袁泉获得新浪网络盛典年度内地女歌手奖；7月份，发行EP《台北》。

　　2009年1月份，袁泉发行EP《ShortStay北京》；4月份，凭借专辑《ShortStay台北/冲绳》获得第九届音乐风云榜年度盛典最佳EP专辑奖；10月份，袁泉凭借影片《如梦》获得第46届台湾影片金马奖最佳女主角提名。

　　2010年，袁泉在《新京报》举行的“中国最美50人”评选中排名第29位。

　　2012年，袁泉参与演出影片《大上海》，在片中扮演一代京剧名伶叶知秋。

　　2013年，袁泉凭借话剧《简·爱》获得第26届中国戏剧梅花奖。而后，参演影片《扫毒》，袁泉在这部剧中扮演阿秋的妻子；仍是这年，参演影片《澳门风云2》，扮演小马妻。

　　2014年，袁泉参演影片《心花路放》；仍是这年，参演影片《黄金时代》。12月28号，袁泉和黄渤、倪大红等合作主演的谍战剧《锋刃》在央视一套播出。

　　2016年，袁泉参演赵薇导演作品《没有别的爱》；8月18号，参演的动作影片《危城》上映；12月16号，袁泉参演的影片《罗曼蒂克消亡史》上映。

　　2017年7月4号，袁泉主演的都市情感剧《我的前半生》首播，这部剧由沈严执导，袁泉在这部剧中扮演了职场女强人唐晶一角。8月份，领衔主演由陈冲编剧执导的剧情片《英GREE士》。10月26号，袁泉主演的交通救捞题材电视剧《碧海雄心》于山东卫视和央视播出。

　　2018年3月15号，袁泉袁泉凭借电视剧《我的前半生》中唐晶一角获得2018电泪盛微台视剧品质盛典“年度表演剧星”；仍是这年4月份，与陆毅合作参与演出了现实主义题材剧《风再起时》，袁泉在这剧中扮演女主角何晓莺。

　　2019年5月17号，袁泉和胡军合作参与演出的影片《音乐家》上映。仍是这年，加盟由乌尔善导演执导的影片《封神三部曲》，袁泉在这部片中扮演姜王后。9月30号，袁泉和张涵予、欧豪、杜江合作主演的传记灾难影片《中国机长》上映，片中扮演乘务长毕男。11月份，参演电视剧《庆余年》播出。12月20号，袁泉参与演出的都市律政剧《精英律师》在东方卫视、北京卫视首播，并在爱奇艺、Tencent视频埋骗府同步播出。

　　2020年，袁泉参与演出的由徐峥执导的影片《囧妈》于1月25日(大年初一)上线网络播出；6月10号，由简川訸执导，袁泉、雷佳音、张艺兴、贾乃亮等参与演出的正午阳光新剧《落花时节》开机拍摄；凭借影片《中国机长》，分别于9月和11月获得了第35届中国影片百花奖和第33届中国影片金鸡奖最佳女配角奖；12月28号，参演的电视剧《流金岁月》播出，袁泉在这部剧中扮演戴茜。

　　2021年3月8号，参演影片《1921》公布主要女演员阵容，片中扮演黄绍兰；7月9号，领衔主演的抗疫题材影片《中国医生》上映，在这部片中扮演重症科主任文婷；10月份，第34回东京国际影片节中国影片周活动举行，凭借《中国医生》获金鹤奖最佳女主角。

　　2022年2月23号，袁泉参与演出由简川訸执导，雷佳音、张艺兴、贾乃亮、罗海琼领衔主演，正午阳光出品的都市情感新剧《相逢时节》在东方卫视和浙江卫视黄金档播出；7月30号，袁泉凭借影片《中国医生》获得第36届大众影片百花奖最佳女主角奖；8月8号，参与演出由孙皓执导，和黄晓明、俞飞鸿领衔主演的都市律政剧《玫瑰之战》在央视八套黄金档播出，袁泉在这部剧中扮演全职太太顾念。

　　2023年4月9号，2022-2023年度影片频道M榜暨中国影片大数据盛典，袁泉获得年度杰出女演员。