2003年,大学毕业前夕,由胡玫执导陈宝国、焦黄、归亚蕾主演的历史正剧《汉武大帝》开拍,杜淳参加剧组试镜,试的是刘谦一角,导演看了杜淳的试戏录像后,却敲定他出演有16个演员参与竞争的青年汉武帝一角。该剧于2005年播出,杜淳的演技获得肯定,并得到父亲的认可,他的演艺生涯从此拉开帷幕。《汉武大帝》之后,杜淳出演了黄晓明、陈道明主演的电视剧《大汉天子2》饰演李勇,和电视剧《少女总裁》饰演江南雨。2005年,客串古装剧《大宋提刑官》。2006年,参演无厘头古装剧《江湖俏佳人》,出演男主角黑木,与钟丽缇有大量的对手戏。
2009年,杜淳主演的以反映中国近代史上著名的三次人口迁徙之一电视剧《走西口》作为央视一套开年剧播出,杜淳饰演从学徒到商人再到革命志士的男一号“田青”,为国尽力散尽家财、仁义无双的儒商形象给不少观众留下深刻印象,该剧以平均收视率9.60%创下2002年来央视开年戏收视纪录;荣获第十一届“五个一工程奖”和2010中国电视剧满意度调查华鼎奖“最佳电视剧”奖。