Ardından Los Angeles'a taşınarak oyunculuk kariyerine başladı.Carolyn Pickman ve Eric Morris'ten oyunculuk eğitimi alan Bursin, kuzeninin düğünü için İstanbul'a geldiğinde Gaye Sökmen ile tanıştı ve Gaye Sökmen Ajans'la anlaşarak Türkiye'de de oyunculuk yapmaya başladı.Daha öncede her yaz tatilinde Türkiye'ye anneannesinin yanına geldi.
Kerem Bursin'in rol aldığı filmler; 2013 The Living Dead, 2010 Sharktopus, 2008 Killian, 2007 The Architect, 2006 Razor Man, 2010 Kiss of Death.2 Temmuz 2013 tarihinde başlayan "Güneşi Beklerken" adlı gençlik dizisinde Kerem Bursin, başrolleri Emre Kınay, Hande Doğandemir ile paylaştı.
2014 yılında yönetmeni Çağan Irmak olan "Unutursam Fısılda" isimli filmde Kerem Bursin, Hümeyra, Mehmet Günsür, Farah Zeynep Abdullah ve Işıl Yücesoy ile birlikte oynadı.
2017 yılının başında ekranlara gelmeye başlayan Bu Şehir Arkandan Gelecek dizisi kadrosunda da Ali Smith karakteri ile yeniden başrol oynamamıştır. Kerem Bürsin daha sonra Kanal D ekranlarında yayınlanmaya başlayan Muhteşem İkili adlı dizide Mustafa Kerim Can nam-i diğer MKC karakterine hayat verdi. Kerem Bürsin 1.79 metre boyunda, 72 kilo ve İkizler burcudur.