刘润南的家乡在新疆乌鲁木齐，他在当地知名的兵团二中完成了高中学业。高中毕业后，他成功考入了上海戏剧学院，在那里接受了全面而系统的表演专业训练。在大学的求学阶段，刘润南积极投身于各类艺术实践，他的演艺才能得到了多方面的展现：他曾参与出演由上海市教委主导制作的宣传片《你好！梦想！》；在一部原创话剧《梦醒他处》中，他挑起重担，饰演了男主角严宗青这一重要角色；此外，出于对祖父的深切怀念之情，他还亲自担当导演，组织排演了另一部充满个人情感的原创话剧作品《忆》。这些经历不仅丰富了他的专业素养，也为他后来的艺术道路奠定了扎实的基础。
在2015年，他首次登上大银幕，出演了由董玲执导的剧情电影《寻明胜》，于片中饰演男二号寻蒙一角。这部作品标志着他演艺生涯的正式开端，由此步入了演艺圈。次年，即2016年10月14日，他登上了第11届中国金鹰电视艺术节开幕式文艺晚会的舞台，与赵志伟、于济玮等艺人共同献上了一段精彩的歌舞表演《我们的舞台》。同一年，他以科班生的身份参与了湖南卫视原创校园纪实真人秀节目《一年级·毕业季》的录制工作；在此期间，他的活动颇为丰富，不仅在上海时装周的T台上亮相走秀，还于毕业舞台剧《仙剑奇侠传》中成功塑造了酒剑仙这一角色。进入2017年，他迎来了个人首部电视剧作品，在当代军旅剧《维和步兵营》中与杜淳、贾青、徐洪浩等演员合作，饰演了性格鲜明的刺头兵戈睿。同样是在这一年，他还参演了根据净无痕同名小说改编的古装玄幻剧《太古神王》，与盛一伦、王子文、向佐等人同台演出，在剧中扮演武功修为极高的羿国摄政王羿横之子羿天骄，这也是他首次在影视作品中以古装造型亮相。
二零一八年，这位演员参演了由张若昀与李沁共同主演的古装权谋大剧《庆余年》，并在其中塑造了靖王世子李弘成一角，其表现获得了不少观众的关注。进入二零一九年，他在八月六日迎来了另一部重要作品——与许凯、白鹿联袂出演的民国热血青春剧《烈火军校》正式播出，剧中他成功诠释了性格跋扈不羁的浪子角色李文忠，进一步展现了其表演上的可塑性。到了二零二零年，他首次担纲主角，主演了一部轻松甜蜜的古装甜宠剧《少爷与我的罗曼史》，这标志着其演艺事业迈上了一个新的台阶。 二零二一年是其作品集中亮相的一年：二月五日，他参演的电视剧《斗罗大陆》与观众见面，他不仅饰演了角色欧思客，还倾情献唱了该剧的主题曲《傲立云端》，展现了多方面的才华；五月四日，由他主演的一部革命历史题材剧集《啊摇篮》于东方卫视东方剧场隆重播出；紧接着在七月十二日，其主演的另一部电视剧《大唐小吃货》在腾讯视频平台正式上线；同月二十六日，他出演的古装爱情喜剧《玉楼春》也如期播映，他在剧中生动演绎了角色王均。 时间来到二零二三年，三月二十日，由陈晓、李沁等主演的年代情感大戏《人生之路》在央视一套黄金时段首播，他在剧中饰演了张克南这一重要角色；同年九月十五日，他参演的另一部电视剧《金牌客服董董恩》也顺利播出；十二月二十九日，其参演的古装爱情剧《陌上人如玉》在爱奇艺平台与广大观众见面。 二零二四年，他在九月三日迎来了其领衔主演的电视剧《雪迷宫》的播出。进入二零二五年，其演艺活动依然活跃：三月二日，他特别出演的电视剧《仁心俱乐部》正式播出；七月十二日，他出演的一部刑侦题材剧集《扫毒风暴》也与观众见面；同月二十一日，另一部他参演的电视剧《深情眼》也如期播映。此外，在九月十日，他还受邀参加了第六届庐山国际爱情电影周的主题歌会，并与吴洲凯、李慧珍、任璐遥等艺人共同合作，表演了歌曲合唱《这世界那么多人》，展现了其在舞台演唱方面的魅力。
2020年4月14日，演员刘润南通过其个人微博账号，就此前在综艺节目《一年级》录制过程中与虞书欣的肢体接触事件作出公开回应。他在声明中表示：“我在此诚挚致歉，因为在节目录制期间，我未能充分留意与欣欣之间的互动分寸，导致一些容易引发误解的现场图片在网络上流传。实际上，我们在私下是关系很好的朋友，正是由于当时的疏忽大意，才在今日给她带来了不必要的困扰，对此我内心感到非常抱歉。经过这次事件，我必将‘礼仪手’这三个字牢牢铭记于心，时刻提醒自己注意言行举止。我也感谢广大网友和媒体镜头的监督，这促使我在未来的所有公开场合和工作中，会更加严格地规范自己的行为，注重每一个细节。最后，我再次向因此事而受到非议和困扰的欣欣表达我最深的歉意，希望公众能够理解并给予我们改进的空间。”
在参与《一年级·毕业季》这档节目时，刘润南凭借其精湛的演技与深入角色的能力，展现了令人过目难忘的表演才华，给观众留下了深刻的印象。生活中的刘润南则是一个活泼调皮、充满奇思妙想的鬼马男孩，他谈吐幽默风趣，举止轻松自然，总能带来欢乐的氛围。在电视剧《维和步兵营》的拍摄间隙，他常常会即兴摆出各种造型，时而搞怪逗趣，时而炫酷有型，配合着丰富多变的面部表情和独具创意的姿态，使他毫无争议地成为了整个剧组中不可或缺的开心果，为紧张的拍摄工作增添了许多轻松愉快的瞬间。在《维和步兵营》发布的一组幕后花絮照片里，刘润南更是亲自上演了一场激烈写实的近身搏斗戏码，拳拳到肉的动作设计充分彰显出他硬朗阳刚、充满血性的一面，让人看到他作为演员的可塑性与敬业精神。而在另一组以夏日痞帅风格为主题的写真中，刘润南换上了色彩鲜艳的印花西装，整体造型洋溢着蓬勃的青春气息与无限活力，他时不时挑眉眨眼，通过细腻的微表情传递出十足的魅力，那份灵动不羁的鬼马天性也在此刻展露无遗。从《维和步兵营》中那个倔强不屈的刺头兵戈睿，到《烈火军校》里嚣张跋扈的浪子李文忠，刘润南通过精准的刻画与细腻的演绎，为观众呈现了两个背景迥异、性格鲜明的人物形象，充分证明了他作为演员的宽广戏路与扎实功底。