潘之琳中学就读于上海市市西初级中学，高中在上海戏剧学院附属高级中学；2008年，考入北京电影学院表演系（全国第二名，女生第一名的成绩）；2009年，获得二等奖学金。2010年，获得国家奖学金。2012年，读北京电影学院表演系研究生 。
2012年，与蒋欣、陈龙合作主演年代抗战剧《箭在弦上》，饰演性格柔弱善良的徐二航 ；同年，在革命励志剧《青海花儿》中，饰演热血青年潘启月。
2013年，与蒋雯丽、于荣光合作出演年代情感剧《娘要嫁人》，在剧中饰演命运波折的王方 ；同年，在都市喜剧片《金太狼的幸福生活》中，饰演任性率真，敢爱敢恨的画家颜子淳 。
2014年，在古装喜剧片《江湖论贱实录》中，饰演心怀梦想的女孩王二丫 ；5月，与黄渤、袁泉合作出演年代谍战剧《锋刃》，在剧中饰演擅长使用各种枪支刀具的女杀手兰英 ；9月，与李幼斌、李立群合作出演都市商战剧《活法》，饰演敢想敢闯、个性鲜明的女记者江雨瞳 ；11月，在民国谍战剧《金战》中，饰演善用美人计诱惑他人的女特务杨云嫣 ；
2015年，主演都市偶像情感电视剧《闪亮茗天》，在剧中饰演茶艺师的女儿杜心羽 ；同年，主演民国爱情剧《四千金》，饰演思维敏捷、风趣活泼的简如恬。2016年，与郑智薰、宋茜合作出演青春爱情剧《八月未央》。
2017年6月，潘之琳与罗晋领衔主演都市情感剧《真爱的谎言之破冰者》，饰演卖得了萌、撒得了泼的谭逗逗 ；9月，领衔主演都市情感剧《职场是个技术活》，在剧中饰演直率大方、雷厉风行，处理职场问题手到擒来的许诺 。
2018年2月，潘之琳主演的民国爱情剧《翩翩冷少俏佳人》播出，在剧中饰演聪慧、坦率、思维敏捷的简家二女儿简如恬 。
2019年10月13日，主演的年代刑侦剧《光荣时代》播出，在剧中饰演白玲 。
2020年9月27日，与冯绍峰、乔振宇合作主演电视剧《创业年代》在央视一套播出，在剧中饰演宇文婧
2015年，参与壹基金公益映像节“万人空象”公益活动。
潘之琳以她清澈的眼神、甜美的笑容、扎实的演技以及精彩表现征服了很多观众，她在电影《江湖论剑实录》中饰演女一号王二丫，因惊艳的造型和出色的表演获得好口碑 。（新浪娱乐评）
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