袁泉出生于湖北省荆州市，11岁时考入中国戏曲学院附中，开始了7年的京剧表演学习。1996年考入中央戏剧学院，和同届的章子怡、梅婷、胡静、曾黎、傅晶、秦海璐并称“七朵金花”。

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1996年袁泉考入中央戏剧学院，与夏雨相识。1999年夏雨和袁泉正式交往。2005年袁泉对媒体暗示和夏雨的感情走到瓶颈期。2006年9月，一张夏雨和范冰冰亲吻的照片在网上传出，袁泉和夏雨之间的恋情遭遇了质疑。2007年年初，袁泉和夏雨分手；10月，夏雨和袁泉共同出席16届中国金鸡百花电影节，并被拍到一同返回的照片，两人复合。2009年8月28日，夏雨和袁泉登记结婚。2010年3月31日，袁泉在北京顺利分娩，产下一名女婴。

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袁泉是个很用心的演员，不管是否有她的戏份，只要有排练，她准会到场。没有她戏的时候，她会在剧场边的椅子上蜷着看别人演。她是一个很纯粹的演员，一直不断地在戏剧舞台上创作好的作品；她真心的热爱舞台艺术也因此推掉了许多影视剧。袁泉在事业上是一位成功的演员，在生活中她是一位充满爱心的女性，成功与爱心并重使她气质独特。袁泉的性格并不像是一个人们传统概念中的演员。她羞涩安静，与生人相处时可能会一天不说话，就像是人们常说的那种邻家女孩。在星光灿烂的领奖台上，她干净清爽，反而与众不同。