현 비토리아 SC 소속의 축구선수. 중앙 미드필더로 주로 활약하며, 좋은 테크닉과 기술을 지닌 선수이다.

정성원은 경기도와 서울 지역에서 축구를 배우며 성장해왔다. 이후 고등학교 때는 인천 유나이티드의 산하 유스인 대건고로 진학했으며, 저학년 시기부터 곧잘 자리를 잡아 활약했다. 동학년의 최준호, 한 학년 위의 김현수 등과 호흡을 맞춘 정성원은 팀 내에서도 인정받는 선수로 성장했으며, 대건고 동료들에게 에이스라고 불리기도 했다. 3학년 때는 팀의 주장을 맡아서 대건고의 두 차례 우승을 이끌기도 하였다.

인천은 고등학교 졸업 시점에서 정성원을 우선지명했는데, 당시 정성원은 대학 진학 예정자에 분류되어있었다. 그러나 시즌 종료 후 정성원, 최준호, 최세윤 등이 모두 유럽 쪽에서 입단 테스트를 받는다는 소문이 나오면서 거취를 알기 어려워졌다. 최세윤이 체코 믈라디 볼레슬라프로 먼저 임대된다는 소식이 나오면서 정성원 역시 임대 형식으로 나가는 것이 아니냐는 추측이 많았다.

그리고 2020년 2월 2일, 인천은 정성원과의 프로 계약을 체결한 후 그를 포르투갈의 비토리아로 임대보낸다는 오피셜을 냈다. 김정민과 한솥밥을 먹게 되었으며 첼시와 아틀레티코 마드리드에서 현역 생활을 보냈던 티아구 멘데스가 감독으로 부임하게 되었다.

성인팀에 등록된 김정민과 달리 도미닉 글라보거 감독이 이끄는 U-23팀에 등록됐다.

9월 12일 유스 리그 1라운드 보아비스타 U23팀과의 경기에 교체 출전하면서 데뷔전을 치뤘다. 이후 겨울 이적 시장까지 11경기에 출장하며 오히려 김정민보다도 출장 기회를 많이 잡고 있다.

중동중 시절까지 청소년 대표팀 소속으로 잠시 활약했었다.

패스 센스도 있고 전반적인 테크닉도 좋은 중앙 미드필더. 전개를 주로 맡으며, 전반적으로 팀 플레이의 많은 부분에 도움을 줄 수 있는 선수이다. 킥력도 수준급에 속하는 편. 특히, 상대를 속이는 볼터치, 컨트럴, 드리블 등을 통해 상대 압박 속에서 볼을 앞으로 운반하고 전방으로 양질의 패싱을 제공하는데 강점을 가진 선수이다.