《汉武大帝》之后，杜淳出演了黄晓明、陈道明主演的电视剧《大汉天子2》饰演李勇，和电视剧《少女总裁》饰演江南雨。2005年，客串古装剧《大宋提刑官》。2006年，参演无厘头古装剧《江湖俏佳人》，出演男主角黑木，与钟丽缇有大量的对手戏。
2007年，杜淳与李彩桦、温兆伦、崔林联袂主演由香港导演袁英明执导的古龙剧《大旗英雄传》，饰演铁血柔肠的少侠铁中棠，这是他首次担任第一男主角，该剧夺得2007年度“最佳古装剧”、“央视优秀剧”、“最受欢迎武侠剧”奖项。
同年参演改编自同名红色经典电影的电视剧《51号兵站》，饰演男一号“小老大”梁宏，杜淳演绎的“小老大”梁宏沉着勇敢、机智过人、文武双全，被誉为“青春革命偶像”，荣获2007年度南方影视盛典“年度最佳男主角奖”。
2008年，再次出演红色电视剧《敌营十八年》，饰演男一号江波，一个潜伏敌后智勇双全的地下党员，并演唱插曲《两难》。
2009年，杜淳主演的以反映中国近代史上著名的三次人口迁徙之一电视剧《走西口》作为央视一套开年剧播出，杜淳饰演从学徒到商人再到革命志士的男一号“田青”，为国尽力散尽家财、仁义无双的儒商形象给不少观众留下深刻印象。
2010年，参演偶像剧《租个女友回家过年》，饰演饰演男一号龙门古镇的孙氏后代孙翌伟，杜淳饰演的孙翌伟以日薪五百的高薪租来薛佳凝假扮女友回家过年，以此引发的一系列亲情、友情、爱情大混战，被观众誉为“温馨而有内涵的偶像剧”。
出演电视剧《南下》，讲述了南下干部的苦与乐，杜淳和李小冉在剧中苦恋，为观众展示了那个特定年代中艰难而痛苦的爱情。参演《青春期撞上更年期》出演男一号青年才俊犹豫纠结的青年作家邓家齐。
2011年，参演由香港导演陈嘉上执导根据同名电影改编的电视剧《古今大战秦俑情》，饰演男一号，与安以轩饰演的女一号上演了一曲三生三世的爱情绝世恋歌。 参演新版《水浒传》出演西门庆一角。
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