2013年6月,潘兴源从东华大学表演专业毕业,响应大学生应征入伍号召,毅然走进军营。
2010年,参演王文杰导演的电视剧《南下》。2011年,参演郑军执导的电视剧《红尘丽影》。2012年,参演潘文杰导演电视剧《滚滚红尘》。2013年3月26日,参演由唐嫣,罗晋等主演的电视剧《X女特工》正式开播；5月10日,参演由张翰,江铠同主演的青春励志片《等待绽放》正式开播。2014年10月,潘兴源首次参加中央电视台军队题材的综艺节目。2015年,潘兴源一年中接连受邀参加三档央视节目；3月12日,参演由任重,张萌等主演的电视剧《敢爱》正式开播。2016年年初,潘兴源参加了央视春晚开场表演,同年《人民的名义》开拍,潘兴源在剧中饰演“青年达康书记”。2021年3月11日,参演的都市军旅情感剧《你是我的城池营垒》播出；同年出演电影《地下27天》饰演张胜利；7月26日,参演的都市爱情剧《你是我的荣耀》播出。
2017年6月13日,上海征兵部门在华东政法大学组织了征兵宣传“快闪”活动,已经退役的潘兴源作为军旅青春偶像在现场领衔表演了一段军旅歌舞,数十名围观学生表达了参军意愿。