袁世龙出生于山东省烟台市，从小学到高中他都是校运动队成员，更在高中时期获得了国家二级运动员资格。从烟台三中毕业后，一直喜欢表演的他考入了上海谢晋恒通明星学校，与李解、刘钧、严屹宽、杨蓉同班。而毕业后的他又考入了山东省话剧院，并在山东艺术学院学习。期间，他还获得过上海影视表演推新人大赛二等奖和全国影视表演推新人大赛三等奖 。

1997年，袁世龙被北京电影学院电视剧部的涂塞中教授力荐参演了革命历史抗战剧《上饶集中营》，在剧中饰演被关押在上饶集中营里的新四军文艺宣传队干部杨永强，从而开始了演艺之路 。

2000年，袁世龙与孔祥玉、张光北、王霙合作演出了电视剧《日出东方》，在剧中饰演陈独秀之子陈延年 。

2001年，与唐国强、沈傲君、聂远共同出演的古装剧《大唐情史》首播，袁世龙在剧中饰演心思缜密的皇子李泰 ；10月8日，袁世龙与王冰、吕中、孙淳合作的中国近代史题材电视剧《走向共和》开机拍摄，在剧中饰演“戊戌六君子”之一的杨锐 。

2004年5月，袁世龙与李幼斌、王姬、海清合作演出的都市情感剧《海棠依旧》播出，在剧中饰演幽默贫嘴的编辑小戴；10月1日，出演的涉案电视剧《十天十夜》播出，袁世龙在剧中饰演会飞的鱼 ；12月，与林志颖、何美钿、胡可合作拍摄的古装言情剧《书剑情侠柳三变》播出，在剧中饰演纨绔公子徐顺卿 。

2005年12月15日，与何炅、陶飞霏、徐敏共同出演的古装人物传奇剧《正德演义》播出，袁世龙在剧中饰演自私混沌店小老板钱宁 。

2006年5月，与李解、罗海琼、王子文合作拍摄了古装剧《夜郎王》，在剧中饰演风流倜傥的大学士盛览 ；

2008年11月，袁世龙与袁莉、侯天来、吕中合作拍摄了年代传奇剧《牟氏庄园》，在剧中饰演牟家少爷 ；12月，在李三林导演的军旅题材电视剧《今生欠你一个拥抱》中饰演主角吴大龙的指导员 。

2009年1月12日，与李欣汝、刘晓虎、李芯逸合作拍摄的电视剧《丑女无敌第二季》播出，袁世龙在剧中饰演假扮唐亚军的邓华 。

2015年6月27日，刘全玮执导的当代涉案剧《蝴蝶劫》播出 ，袁世龙在剧中饰演房地产商王文茂。

2020年，与张一山、潘粤明、王瑞子等人合作拍摄的《局中人》播出，袁世龙在剧中饰演潜伏在军统内部的地下党成员陈伟奎； 12月27日参演的战争剧《跨过鸭绿江》在CCTV1播出。

袁世龙是一个清新时尚、低调话少、私下喜欢自黑，有点“人格分裂”的人。他不仅有着很好的形象和气质，很适合演绎众多角色，而且还非常敬业，肯吃苦。作为一个演员，袁世龙很努力、很认真。纵观他的演艺历程，角色百变、温文尔雅，而这样的形象也使得许多观众渐渐记住了他。此外，他对待角色也同样认真，且可塑性很强，适合塑造各色人物，亦适合走性格演员路线（滕文骥、陈雨田、网易娱乐综合评 ）。

演技娴熟的袁世龙曾在《走进共和》、《康熙王朝》等影视作品中有着不俗表现，而在黑色幽默剧《正德演义》中出演大反派的他亦成为了大家关注的焦点（新浪娱乐评 、搜狐娱乐 ）。