刘润南出生于新疆乌鲁木齐，他高中就读于兵团二中。之后，刘润南考入上海戏剧学院，系统的学习了表演；在校期间，他还不仅出演了上海市教委宣传片《你好！梦想！》、在原创话剧《梦醒他处》中饰演男一号严宗青，而且他还为了怀念爷爷、自己担任导演排演了原创话剧《忆》。
2015年，出演董玲执导的剧情电影《寻明胜》，在片中饰演男二号寻蒙，这是他的首部电影作品，从而正式进入演艺圈。
2016年10月14日，参加第11届中国金鹰电视艺术节开幕式文艺晚会，与赵志伟、于济玮等一同表演歌舞《我们的舞台》；同年，作为科班生参加湖南卫视原创校园纪实真人秀节目《一年级·毕业季》的录制；期间，他不仅在上海时装周上走T台秀，而且还在毕业舞台剧《仙剑奇侠传》中饰演了酒剑仙。
2017年，与杜淳、贾青、徐洪浩合作出演当代军旅剧《维和步兵营》，在剧中饰演刺头兵戈睿，这是他的首部电视剧作品；同年，与盛一伦、王子文、向佐共同出演根据净无痕的同名小说改编的古装玄幻剧《太古神王》，在剧中饰演武功修为极高的羿国摄政王羿横之子羿天骄，这是他首次在影视作品中尝试古装扮相。
2018年，出演由张若昀、李沁主演的古装权谋剧《庆余年》，在剧中饰演靖王世子李弘成。
2019年8月6日，与许凯、白鹿合作出演的民国热血青春剧《烈火军校》播出，在剧中饰演跋扈浪子李文忠。
刘润南在《一年级·毕业季》节目中，展现了让人无法忽视的表演才华。他私下是个调皮捣蛋的鬼马男孩，他有着风趣的言谈举止，在电视剧《维和步兵营》拍摄之余，经常摆出各式或搞怪、或炫酷的pose，丰富多彩的面部表情和各种另类造型，也让他成为了该剧组上下不折不扣的开心果。在《维和步兵营》一组花絮图中，刘润南上演了一场拳拳到肉的近身搏击战，展现了男人阳刚血性的一面。而在一组夏日痞帅写真中，刘润南身穿色彩艳丽的印花西装，尽显青春活力，不时挑眉眨眼的微表情更是撩力十足，鬼马本性展露无遗。
从《维和步兵营》里的刺头兵戈睿，到《烈火军校》里的跋扈浪子李文忠，刘润南为观众呈现了两种不同的人物形象。