中國話劇金獅獎表演獎
中國電影金雞獎最佳女配角獎
大眾電影百花獎最佳女配角獎
北京大學生電影節最佳女演員獎
中國電影表演藝術學會獎金鳳凰獎
MTV超級盛典最具風格舞臺表演獎
華語傳媒音樂大獎最佳國語女新人
音樂風云榜年度最佳新人
五個一工程獎優秀文化新人獎
文化部杰出青年獎
中國話劇最高獎-梅花獎

袁泉出生于湖北省荊州市，11歲時考入中國戲曲學院附中，開始了7年的京劇表演學習。1996年考入中央戲劇學院，和同屆的章子怡、梅婷、胡靜、曾黎、傅晶、秦海璐并稱“七朵金花”。

1999年參演首部電影《春天的狂想》，憑借飾演的周小玫一角獲得第19屆中國電影金雞獎最佳女配角獎；同年出演首部話劇《梁祝》。2000年參演霍建起導演的電影《藍色愛情》，憑借飾演的劉云一角獲得第8屆北京大學生電影節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年參演電視劇《有情鴛鴦無情劍》、《旋渦》；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年與夏雨、梁靜合作出演電影《警察有約》。2004年出演王晶導演的電視劇《小魚兒與花無缺》，飾演蘇櫻一角。

2005年出演大型多媒體音樂話劇《琥珀》，該劇演出門票在香港三天內預售達到3000張，創下香港話劇的銷售紀錄；同年參演電影《上海倫巴》。

2006年6月主演的話劇《電影之歌》舉行全國巡演；10月赴北京參與話劇《暗戀桃花源》的彩排；11月在話劇《暗戀桃花源》中飾演溫柔婉約的云之凡，并演唱主題曲《暗戀》。2006年參演電視劇《花之戀》。

2007年3月憑借專輯《孤獨的花朵》獲得第十四屆東方風云榜頒獎禮“最佳音樂錄影帶獎”；4月在北京王府井舉辦《孤獨的花朵》音樂作品集簽售會；5月入選“中國話劇百年名人堂”；11月獲得2007大學生音樂節頒獎典禮年度最受歡迎女歌手獎。

2008年1月獲得新浪網絡盛典年度內地女歌手獎；7月發行EP《臺北》。2009年1月發行EP《ShortStay北京》；4月憑借專輯《ShortStay臺北/沖繩》獲得第九屆音樂風云榜年度盛典最佳EP專輯獎；10月憑借電影《如夢》獲得第46屆臺灣電影金馬獎最佳女主角提名。

2010年在《新京報》舉辦的“中國最美50人”評選中排名第29位。2012年出演電影《大上海》，在片中飾演一代京劇名伶葉知秋。

2013年參演電影《掃毒》，劇中袁泉飾演阿秋的妻子。同年參演電影《澳門風云2》，飾演小馬妻。2014年參演電影《心花路放》；同年參演電影《黃金時代》。