初中：上海市市西初级中学；
高中：上海戏剧学院附属高级中学；
本科：北京电影学院表演系2008级（全国第二名，女生第一名的成绩考入）；北京电影学院2008-2009年二等奖学金、2010-2011年获得国家奖学金、2010-2011年获得国家奖学金。
研究生：北京电影学院表演系2012级（学校保送生）。
1998年在由苏有朋、赵薇领衔主演的电视剧《老房有喜》中，扮演小海燕。9岁的潘之琳和22岁的赵薇（扮演吉祥）、25岁的苏有朋（扮演苏小鹏）搭档，出演吉祥的钢琴老师李明华的女儿李海燕。
2010年，参演电视剧《一不小心爱上你》，出演角色
蓝米粒（秦米粒）。
2011年，潘之琳拍摄了一部红色青春偶像剧《风华正茂》，剧中青年毛泽东由王雷扮演。这部戏中和江铠同搭档，出演角色饰演陶斯咏，江铠同演杨开慧一角。
2013年参演《青海花儿》，饰演热血青年“潘启月”。
2012年主演电视剧《箭在弦上》，潘之琳扮演徐二航。
2012年主演电视剧版《失恋33天》，潘之琳在其中扮演李可。
2013年主演电视剧《娘要嫁人》，潘之琳在剧中出演命运波折的王方，首次挑战从青春少女时代一直到中年的大年龄跨度演出。
由王雷、姚芊羽、潘之琳主演电影《金太狼的幸福生活》，于
2013年4月12日中国上映，片中饰演颜子淳。2014年参演《江湖论贱实录》，潘之琳在其中扮演王二丫，她是一个心怀梦想的女孩。2014年5月，潘之琳主演的电视剧《锋刃》杀青，潘之琳在该剧中出演一名擅长使用各种枪支刀具的女杀手，除了是一个杀手，她还有一个身份：东北小媳妇。5月16日，潘之琳主演的都市偶像情感电视剧《闪亮茗天》在福建漳州天福茶博物院开机。潘之琳在剧中挑大梁出演女一号杜心羽。在电视剧《活法》中出演女一号江雨瞳。同年主演的金融谍战剧《金战》，饰演角色杨云嫣。2014年主演《四千金》饰演女一号简如恬。
2015年5月22日，主演的都市爱情剧《闪亮茗天》登陆深圳卫视黄金剧场，饰演剧中女一号杜心羽。