袁世龙出生于山东省烟台市，毕业于烟台三中，从小学到高中都是校队的运动员，高中荣获国家二级运动员。从小喜欢表演的他，很顺利的考入上海谢晋恒通明星学校，与李解，刘钧，严屹宽，杨蓉同班。毕业后又考入山东省话剧院在山东艺术学院学习。后来参加上海影视表演推新人大赛二等奖，又参加全国影视表演推新人大赛三等奖，因表演出色被北京电影学院电视剧部的涂塞中教授力荐，袁世龙参演了电视剧《上饶集中营》，从而开始了演艺之路。
1997年，袁世龙与徐成峰合作出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。
1998年，由胡玫执导拍摄，唐国强、焦晃、王绘春、杜雨露、徐祖明、杜志国领衔主演的历史古装剧《雍正王朝》播出，袁世龙在剧中饰演五阿哥弘昼，。
1999年6月，由李少红导演执导，陈红、归亚蕾、赵文瑄、周迅主演的历史题材古装电视剧《大明宫词》播出，袁世龙在剧中饰演太子李旦。
1999年7月，在王进导演执导历史抗战电视剧《中国命运的决战》中饰演毛岸英。
1999年9月，与吕良伟，楼学贤，翁虹，俞小凡，范冰冰合作出演了古装神话电视剧《菩提达摩传奇》，在剧中饰演孝庄皇帝。
2000年，袁世龙与孔祥玉，张光北，王霙，于洋，卢奇合作演出了电视剧《日出东方》，在剧中饰演陈独秀之子陈延年。
2001年，由龚若飞导演执导，唐国强，聂远，沈傲君，秦岚主演的历史题材电视剧《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，与王冰，吕中，孙淳，马少骅，李光洁合作拍摄的中国近代史题材电视剧《走向共和》中饰演杨锐。
2003年5月19日，参演由高明，何冰，吴越，海清主演的伦理道德电视剧《书香门第》，在剧中饰演没文化的小儿子颜瑞；6月，在胡柄榴执导的家庭情感电视剧《桐籽花开》饰演唱川剧的小罗汉。
2004年5月，袁世龙与李幼斌，王姬，海清合作演出了都市情感剧《海棠依旧》，在剧中饰演幽默贫嘴的编辑小戴；10月1号，张前执导的涉案电视剧《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、李宗翰、陈怡蓉、午马合作拍摄古装言情电视剧《书剑情侠柳三变》，在剧中饰演纨绔公子徐顺卿。
2005年12月15日，由陈育新执导，何炅，陶飞霏、徐敏、郑天庸、蒋恺领衔主演的古装历史颠覆剧《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，吴婷，王子文合作主演了历史古装剧《夜郎王》，在剧中饰演风流倜傥的大学士盛览。
2007年5月16日，袁世龙在赵宝刚执导的都市青春励志剧《奋斗》中饰演时尚歌手孙小海，凭借此角色被更多的观众所认识。
2008年11月，袁世龙与袁莉，侯天来，吕中，连凯合作拍摄了年代传奇剧《牟氏庄园》，在剧中饰演牟家的少爷；12月，在李三林导演的军旅题材电视剧《今生欠你一个拥抱》中饰演江指导员。
2009年1月12日，与李欣汝，刘晓虎，李芯逸，王凯合作拍摄的电视剧《丑女无敌第二季》播出，在剧中饰演邓华。
2010年，参与拍摄由欧阳奋强执导，吴京安，何政军，何赛飞，唐国强，秦丽主演的年代剧《人间风雨情》，在剧中饰演县长刘金柱。
2011年，与张红宇，苗强，李晓红，宋小宁，幺依田合作主演了现代农村剧《乡村都市情》，在剧中饰演农民企业家刘玉明。
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。
2016年8月，参演由李三林执导，沈泰，孙宁，宋春丽，刘威主演的近代传奇剧《布衣天下》，在剧中饰演段祺瑞侄子段督办。
2017年8月，参演由吴卫东执导的电影《金牌律师》，在剧中饰演总经理王海洋。
袁世龙平时喜欢看书，喜欢传统文化，一直在学习中医，生活饮食规律。袁世龙低调话少，私下逗比自黑，关注热爱公益事业。滕文骥导演曾夸袁世龙形象气质好，适合众多角色。《篱笆女人和狗》的导演陈雨田也曾在电视剧《乡村都市情》里对袁世龙高度好评，非常敬业，肯吃苦，主动下乡体验生活，对待角色很认真，形象好可塑性强非常适合塑造各色人物，鼓励袁世龙坚持性格演员路线。
