Jeho tvář se před filmovou kamerou poprvé výrazněji objevila už v roce 1976, kdy si jako desetiletý zahrál v psychologickém snímku Jakub. Ale předtím se už v osmi letech ukázal v jedné epizodě seriálu Bakaláři po boku Vladimíra Menšíka. Koncem 70. let si pak zahrál v dobrodružném Tajemství Ocelového města nebo v rodinném snímku „Neohlížej se, jde za námi kůň!“. Herectví nechtěl opustit, a tak se rozhodl pro studium DAMU.
V jedenadvaceti letech se dostal do povědomí veřejnosti díky hlavní roli v dnes již kultovním snímku Víta Olmera a Radka Johna Bony a klid, kde si zahrál naivního mladíka Martina, který naletí skupině veksláků, aby se následně stal jedním z nich. V tomtéž roce 1987 se objevil také v pohádce Zdeňka Trošky O princezně Jasněnce a létajícím ševci či ve filmu Karla Smyczka „Proč?“.
Nečekaný zlom v životě Jana Potměšila však přišel v prosinci 1989, kdy se vracel do Prahy z revolučních demonstrací v Ostravě a při těžké autonehodě utrpěl vážná zranění, jejichž následkem byl doživotně upoután na invalidní vozík. Přesto se po dlouhém léčení během 90. let k herecké profesi vrátil.
Objevoval se zejména na divadelních prknech. Jako kmenový člen spolku Kašpar hrál v Divadle v Celetné. Za ztvárnění titulní role v Shakespearově hře Richard III. získal cenu Alfréda Radoka a oceňován byl i za své výkony v inscenacích Růže pro Algernon nebo Hamlet. Příležitostně se vracel i na filmové plátno (např. ve snímku Bolero či v komedii Marka Najbrta Prezident Blaník).
V 90. letech a po přelomu milénia hrál také v seriálech, jako např. Detektiv Martin Tomsa, Pojišťovna štěstí, Eden nebo Život a doba soudce A. K. V srpnu 2004 se Potměšil oženil s novinářkou a PR manažerkou Radkou, za svobodna Prchalovou. Společně vychovávali syny Šimona a Jana. Za svou občanskou statečnost získal Cenu nadace Pangea (2000) a Cenu Václava Bendy (2024).
