潘鼎新，字琴轩，肥西县三河镇人，祖籍庐江县广寒乡，解职后寓居无为县城。父塾师，家贫寒。少从父就读，喜兵书。年长，与同学刘秉璋担着行李，步行至京都，拜谒合肥人、清侍御李文安。后经李文安介绍，入大兴学中。清道光二十九年，中举人。道光三十年，礼部挑选誊录，潘鼎新参加春围会试被录取，咨送国史馆承修大臣传。事毕，议叙知县。
清咸丰七年，太平军转战安徽，形势危急。潘鼎新投效安徽清军，参加镇压太平军，因攻克霍山有功，升同知。咸丰十一年，清军攻怀宁太平军，庐江太平军前往救援。潘鼎新父亲潘璞领乡团从侧后进行袭击，与太平军战于庐江东门外，兵败被执至三河镇处死。潘鼎新闻讯，嚎啕大哭，誓言“不杀尽屠贼，非人子也！”主动要求率乡团攻占三河镇，负其父尸骸而归。曾国藩闻此事，即令其募勇，立为淮军鼎字营。
同治元年，潘鼎新奉命率鼎字营随李鸿章援沪，镇压太平军。2个月中，连克柘林、奉贤、川沙等地，累功升知府。继克金山卫、虹桥，肃清浦东太平军，积功擢为道员，赏戴花翎，统领浦东防军。
同治二年，太平军围攻常熟，清廷急调潘鼎新前往救援。在进攻福山镇时，潘鼎新以开花炮轰击太平军，飞弹从其头顶掠过，仍矗立不动。血战旬余，终屠其城。在潘鼎新强烈进攻下，太平军撤常熟之围而去。战后叙功，旨授江苏常镇通海道，加按察使衔，以父丧未除，改署任。 旋太平军进攻浙江，连克多城，潘鼎新又被调往浙江围剿太平军。
历经数战，攻陷平湖、乍浦，海盐等3城，获太平军储银30万两，以充军饷。潘鼎新乘胜追剿，连破沈荡、新丰，兵锋直指嘉兴府城。同治三年，潘鼎新协同各路清军，克嘉兴，战吴，破南浔。在进攻湖州时，太平军据晟舍以拒。潘鼎新见攻两昼夜不下，即亲临前线指挥，弹丸过肋下，衣被洞穿，仍坚持战斗。置于战前的硝药被太平军击中，火焰燃烧及胸，潘鼎新覆身以扑，将火熄灭，始免爆炸。
在潘鼎新的强攻下，终于将晟舍攻占，遂北至八里店，径逼湖州城下。太平军蜂拥入城，城门不得闭，潘鼎新麾军踵后，夺门而入，攻克湖州。潘鼎新在围剿浙江太平军中，进行大小战斗数十次，“战功赫然”，先后加布政使，赐号敢勇巴图鲁，赏穿黄马褂。苏浙既定，李鸿章以捻军未灭，不撤淮军，令潘鼎新驻军松江，抓紧时间整训士卒，备为急用。
同治四年，捻军复炽，清忠亲王僧格林沁战殁曹州，畿辅震惊，急诏劲旅入卫。潘鼎新主动请缨，愿提所部5000人航海北上，保卫京都。李鸿章大喜，保奏其行。潘鼎新军抵天津，同治帝颁诏嘉奖，升山东按察使，令移驻济宁，以固直东门户。潘鼎新率所部反复巡徼，严密缉查。一次，与东捻军遇于丰县，东捻军多于鼎军数倍，自晨至昏，将东捻军击败。继而尾追不放，转战于丰县、沛县、鱼台、定陶数百里间。
鼎军刚至曹州、济宁时，曹济各属圩民，对东捻国军或壶浆相迎，或捐款送粮，而鼎军至，则闭门绝市，拒不相见。潘鼎新实行强化治安，严密控制，曹济各属民，始不敢与东捻军相通。同治五年，曾国藩调鼎军为游击师，潘鼎新力效犬马，竭力奋剿，大破东捻军于钜野，进解郓城之围。然后蹑击于刁家河沟，战于潘溪渡，遂北至柳条园，邀击于郓城、濮阳之交。东捻军针对鼎军拉网“围剿”之策，采取大范围机动，力求在运动中战胜敌人。潘鼎新也一改战略战术，实行“围制”之策，筑运河沿岸长墙，开黑风口淤河以灌，败东捻军于西华、太康。
东捻军退至油坊岗，潘鼎新又进行两面夹击，至高阳集，斩获甚众。不久筑贾鲁河长墙，抵至黄河沿，与东捻军大战于汶上、郓城、荷泽、曹县、东明等地。东捻军被迫退至河南境。潘鼎新麾军追至杞县柿园、嘉祥卧山。在鱼台西南鏖战中，几获东捻军首领赖文光。而后复战于徐家店，歼东捻军过半。
同治六年，潘鼎新因剿东捻军功高，晋为山东布政使。潘鼎新受宠若惊，继续发挥“围制”之策，修筑新河、潍河等处长墙，在缪河沿岸增堤树椿，会诸军防守，昼夜巡逻，以防东捻军突围。东捻军乘清军东线防守懈怠，突围南出。潘鼎新闻汛，麾军追至海州石榴桥。东捻军六七万之众，奋力反击，连战马陵山、卧龙寨。
东捻军张开两翼进行包围，潘鼎新设圆阵以对，酣战半日，将东捻军击败，并乘胜追至剡城柴户店、海州上庄，斩获千余，杀害东捻军首领杨天燕、陈天福等，收降东捻军将领李世宗、王占鳌、张向春、赵林高等，赖文光死于杨州，任化邦死于赣榆，东捻军遂平。
同治七年，张宗禹率西捻军驰援东捻军，趁冰封渡过黄河，进至畿辅，时淮军诸将，久役疲劳，皆告假返里。李鸿章在徐州心急如焚，夜乘单骑，冒雨至鼎军营，商请潘鼎新入卫。潘鼎新毅然允行，率所部由华口乘夜渡河，风雪载途，日夜兼行。军抵饶阳，侦知有西捻军驻扎，即激励士卒进行袭击。西捻军猝不及防，败走保定，潘鼎新麾军绕前追击，又将西捻军击败。后驻军保定城西北，以卫近畿。
西捻军东折天津，进攻海河，潘鼎新拔队紧追，与西捻军战于渭县李村、浚县五龙口、大名龙王庙等地。西捻军西退运河，潘鼎新麾军逐至东光南皮，将其围于绝地，掘开减河，截运河水以灌；并利用投降之西捻军招降，日来降者数百人。潘鼎新仍以“围剿”老法，筑东昌、张秋一带长墙，疏浚吕桥河，进行“围剿”。西捻军多次进攻于家庄、凤凰台，寻求突围，但均未成功。减河防局既定，畿辅门户益严，潘鼎新气势日壮，放手“清剿”。德平高家屯一战，生擒西捻军数百，至阳信贾家集，趁夜袭击至马家店。并采用“诱敌深入”战法，引诱西捻军回犯，进行伏击。历经数十战，西捻军大溃，尸横遍野，遗弃辎重无数，所剩仅二三千骑，且悍将略尽。行至商河，因鼎军围歼急剧，张宗禹赴水壮烈牺牲，西捻军覆没。
西捻平，清廷诏赏潘鼎新云骑尉世职，亚一等轻骑都尉。不久从左宗棠镇压回族起义军，事毕，潘鼎新请开山东布政使缺，告假归家葬父。同治十三年，授云南布政使。光绪二年，升云南巡抚。光绪三年，因与总督刘长佑不睦，乞病假而归。光绪五年，因俄罗斯启衅，边防形势吃紧，光绪帝召见潘鼎新说：“尔办事向来忠勇，朝廷久已知之”，令其赴天津随李鸿章整军备战，束装待命。光绪七年，中俄条约议成，边防事平，潘鼎新乞假归里养病。
光绪九年，法军侵占越南，继欲侵占中国西南腹地。九月，法军进攻清军刘永福部，挑起中法战争。清廷诏复起用潘鼎新署湖南巡抚，在第二线设防，以阻法军向内地深入。光绪十年，徐廷旭出关受挫，清廷即调潘鼎新为广西巡抚，以其代之。潘鼎新驰抵南宁后，即调兵遣将驻守前线。
六月二十五日，潘鼎新麾军反击法军，重创法军于观音桥。随后进驻谅山，扎兵于屯梅、谷松、坚牢等要隘。连与法军战于船头，祗社，累累获胜。但清廷一味乞求议和，李鸿章密令潘鼎新“战胜不追，战败则退”，致使清军坐失战机。光绪十一年，法军大举来犯，谅山、观音桥、屯梅等地失陷，潘鼎新主动请罪。二月二十三日，法军进攻镇南关，总兵杨玉科力战阵亡，镇南关失守。潘鼎新率骑夺关，伤肘坠马，救起后，继续指挥战斗，将镇南关夺回，并把法军逐出文渊。
三月，法军从北宁调来3000兵力，集于谅山，欲攻龙州。潘鼎新会诸将，先发制敌，令冯子材、王孝琪袭击文渊，蒋宗汉、陈嘉分起设伏，苏元春为应援，诱敌深入，截击法军。冯子材、王孝琪率军自山后攀崖越险，破文渊法军2垒，尽毙守敌。三月七日，法军分3路进攻镇南关，潘鼎新麾军迎战，激战两昼夜，法军狼狈败溃，尸横遍野，辎重全弃。潘鼎新麾军奋起追击，连克文渊、巴平、谅山、观音桥、屯梅、谷松等地。三月十七日，清廷因失谅山等地，谕旨降至龙州，将潘鼎新革职。潘鼎新交卸帅印时，作悲歌道：“兄弟一军归故里，河山百战送蛮野。”后由桂林归无为寓居。
光绪十四年，李鸿章为潘鼎新“疏陈前功，乞恩复原官。”清廷准奏，赏还潘鼎新原衔。是年3月，旧伤复发，病逝乡里。
潘鼎新戎马生涯中，善于总结国内外战略战术与训练部队的经验和方法，“夜则心揣手摹，”“旦则亲督旗号试之”著有《洋枪队大操图说》。