Nguyễn Phú Nguyên là sản phẩm của lò đào tạo SLNA, cùng lứa với thủ môn Hồ Văn Tú, trung vệ Hoàng Văn Khánh, tiền đạo Hồ Tuấn Tài... Ở tuổi 21, tiền vệ sinh năm 1995 này được đôn lên đội 1 thi đấu cho đội bóng xứ Nghệ ở V.League.
Tuy nhiên, tại sân Vinh, vị trí quen thuộc của Nguyễn Phú Nguyên là trên băng ghế dự bị. Cụ thể, tiền vệ quê huyện Nam Đàn chỉ được ra sân thi đấu tổng cộng 11 trận và ghi được vỏn vẹn 1 bàn thắng (vào lưới B.Bình Dương).
Kết thúc mùa giải 2021, Nguyễn Phú Nguyên không được SLNA gia hạn hợp đồng. Bến đỗ tiếp theo của nhà vô địch Giải U17 Quốc gia 2012 là Hải Phòng. Thời điểm đó, dẫn dắt đội bóng đất Cảng là HLV Phạm Anh Tuấn.
Trải qua 4 mùa giải khoác áo Hải Phòng (2021 - 2023, thêm mùa giải 2019 thi đấu theo hình thức cho mượn), Nguyễn Phú Nguyên có tổng cộng 26 lần được ra sân và sở hữu 2 pha lập công. Dấu ấn mà Nguyễn Phú Nguyên để lại ở sân Lạch Tray là không nhiều.
Đầu mùa giải 2023/2024, Nguyễn Phú Nguyên đã phải chia tay Hải Phòng để đầu quân cho đội bóng hạng nhất là Trường Tươi Bình Phước. Tiếc rằng, cựu cầu thủ SLNA và Hải Phòng đã không được HLV Nguyễn Anh Đức trọng dụng.
Hy vọng là trong màu áo Quảng Nam, cơ hội sẽ rộng mở với Nguyễn Phú Nguyên. Tại sân Tam Kỳ, Nguyễn Phú Nguyên sẽ được sát cánh cùng cựu tiền vệ SLNA là Đặng Văn Lắm.