初入仕途

袁守侗是乾隆九年（1744年）举人，乾隆十四年（1749年）被授予内阁中书一职，乾隆十八年（1753年），入值军机处，担任军机章京。乾隆二十年（1755年），袁守侗升任侍读。乾隆二十一年（1756年），袁守侗任吏部郎中。乾隆六二十年（1761年），他晋升为监察御史、太仆寺卿，不久后担任浙江盐驿道一职。

兴利除弊

乾隆二十八年（1763年），袁守侗升任广西按察使。乾隆二十九年（1764年），根据当地情况，袁守侗奏向朝廷上疏，做出三点建议：一是对于内地军遣于广西的重犯，要统筹安置，以便约束管理。二是针对当地解差多放纵犯人逃逸的情况做出新的规定。三是对于各衙门的书役，若任意滥收，招摇勒索，则依法严惩，并建议朝廷将现有书役分别决定去留。以上三点建议均得到批准。

乾隆三十一年（1766年），袁守侗在广西按察使任内丁父忧。乾隆三十四年（1769年），袁守侗服阕守制期满，皇帝令其在京担任三品堂官，随后担任军机章京，再次入值军机处。七月，袁守侗补太仆寺卿官缺。十二月，被擢升为吏部侍郎。

秉公断案

乾隆三十七年（1772年），袁守侗出任刑部侍郎。皇帝命令他前往云南查办云南布政使钱度贪污案，袁守侗依法办理此案。乾隆三十八年（1773年）五月，袁守侗兼任礼部侍郎。九月，以刑部侍郎身份兼任军机大臣。

乾隆三十九年（1774年），清廷命令袁守侗亲赴云南查办云南保山县知县王锡勾结总督彰宝亏空兵粮案，袁守侗秉公办理此案。随后，袁守侗调任吏部侍郎。袁守侗在任吏部侍郎任上，前往贵州查办总督图思德弹劾知府苏墧贪污案，经查证属实，苏墧被正法，袁守侗暂时署理贵州巡抚。同年，他赴四川审松岗站员冀谷勋侵蚀军需粮米大案，都能如律办理。

乾隆四十一年（1776年），袁守侗擢升为户部尚书。清廷命令他前往四川审办前军机大臣、理藩院尚书富德滥用犒军赏号银案，并将富德押解来京。

兴修水利

乾隆四十二年（1777年），袁守侗调任刑部尚书。乾隆四十三年（1778年），皇帝下诏命他同两广总督高晋赴河南河工堵住堤口。乾隆四十四年（1779年），袁守侗上奏使用“兜袖法”的治水方法。

同年四月，乾隆帝令袁守侗担任河东河道总督，不久后担任直隶总督。乾隆四十五年（1780年），他奏请修北运河减水石坝，得到允准。

乾隆四十七年（1782年），乾隆帝下谕旨命令袁守侗勘浚伊家河，进而疏通山东地区的积水。随后他上奏皇帝：“伊家河中间自善桥以至北花山桥以南杨家楼止，长七千余丈。应加深其深度至八尺，东西岸的缺口加以修缮，拆除妨碍水流通过的桥座。”乾隆帝谕袁守侗速行办理。

卒于任上

不久袁守侗又重新署理直隶总督，就任几个月，便于乾隆四十八年（1783年）卒于任上，终年六十岁。清廷追赠他太子太保衔，赐祭葬，谥号清悫。