1997年，年仅19岁的李晨刚刚考入艺术学院，还没有开始系统的表演学习，便在数千人的竞争中脱颖而出，在校园青春剧《十七岁不哭》中饰演男主角简宁，从而正式进入演艺圈；同年，与颜丹晨、张超、炀姿白云合作主演青春剧情电影《花季·雨季》，在片中饰演擅长打篮球的体育委员王笑天。
1998年，与王志文、李幼斌、陈大伟合作主演警匪剧《刑警本色》，在剧中饰演梅莉的弟弟梅英，这是他首次与段奕宏合作。
2002年，与李小璐、吕丽萍、孙一理合作主演清宫剧《十三格格》，在剧中饰演与十三格格一起长大并一直追求着她的男主角七贝勒。
2004年，与任泉、刘威、赵琳合作主演警匪剧《危情24小时》，在剧中饰演精明干练、经验丰富的反恐特警方进。
2005年，与刘烨、左小青、黄觉合作主演刑侦剧《一针见血》，在剧中饰演女主角樊丹的弟弟樊东。
2006年，与王宝强、陈思成、段奕宏合作主演青春励志剧《士兵突击》，在剧中饰演坚持自己的原则、充满希望和乐观的少校吴哲，这是他与段奕宏继《刑警本色》后的再度合作；同年，出演有张涵予、邓超、廖凡主演的战争题材电影《集结号》，在片中饰演解放军干事刘干事。
2007年，与罗德元、黄轩、郑罗茜合作主演剧情电影《地下的天空》，在片中饰演矿工宋大明；同年，与王斑、嵇波、李东翰合作主演警匪悬疑剧《绝密押运》，在剧中饰演80后押运兵陶涛；同年，与国丽娜、齐奎合作主演数字电影《极限救援》，在片中饰演乐于助人、豪爽直率的出租车司机刘武塑。
2008年，与葛优、邬君梅、段奕宏合作主演桃色喜剧电影《桃花运》，在片中饰演老实善良且带点傻气的酒店厨师关祥，与小宋佳饰演一对情侣；同年6月，凭借电影《极限救援》获得“第11届上海电影节传媒大奖”最具潜力新人奖。
2009年，与廖凡、张译、杨烁合作主演抗战剧《生死线》，在剧中饰演宁守备团的上尉副官龙文章；同年10月，凭借电影《极限救援》入围“第37届国际艾美奖”最佳男主角奖；同年，与徐帆、张静初、陈道明合作主演灾难电影《唐山大地震》，在片中饰演女主角方登的弟弟方达。
2010年，与刘烨、陈坤、张嘉译合作主演历史电影《建党伟业》，在片中饰演张国焘，这是他首次出演历史人物；同年，与小宋佳、杨立新、霍思燕合作主演家庭情感剧《风车》（原名《我和我的小姨》），在剧中饰演做人真诚、做事讲义气的男主角梁尘，同年，与陈思诚、张译、杨幂合作主演都市情感剧《北京爱情故事》，在剧中饰演个性格温和、无欲无求的男主角吴狄，与此同时李晨还担任了该剧的监制；同年10月，出版个人首本文学作品《晨光倒影》。
2011年，凭借电影《唐山大地震》获得“第五届娱乐大典”年度电影飞跃人物大奖；同年，与李雪健、陶虹、奚美娟合作主演公益电影《杨善洲》，在片中饰演男主角杨善洲的得力助手周波；同年，与郑伊健、于波、周渝民合作主演古装电影《忠烈杨家将》，在片中饰演杨四郎，这是他首次出演古装电影；同年，与马伊琍、尤勇合作主演年代情感剧《风和日丽》，在剧中饰演刚毅正直、深情专一的军官刘世军；之后，他还出演了赵宝刚执导的都市情感剧《北京青年》，在剧中饰演经济学硕士何东。
2012年，与张译、高捷、张殿伦合作主演近代革命剧《好家伙》，在剧中饰演海滩一帮派老大屠先生一力培养的接班人时光；同年5月，福布斯中国名人榜公布，李晨首次上榜，位列第56名；同年8月，凭借电影《唐山大地震》获得“第31届大众电影百花奖”最佳男配角奖的提名。
2013年，与霍思燕、于越、杜江合作主演当代励志剧《草帽警察》，在剧中饰演心地善良温和、为人稳重踏实的男主角刘五四；同年，与靳东、潘虹、高鑫合作主演医疗剧《到爱的距离》，在剧中饰演普外科主任李睿；之后，他还客串了刘烨、陈宝国主演的近代战争剧《北平无战事》，在剧中饰演齐慕堂；同年，与蓝盈莹、安宇、李郁文合作主演微电影《致父亲》，在片中饰演身为摄影师的男主角王浩然；同年8月25日，其主演的微电影《因情圆缺2：代理相亲》在北京举办了首映礼；同年8月29日，李晨赴美国拍摄由搜狐视频制作的音乐旅行真人秀节目《唱游天下第二季》。
2014年，李晨参加浙江卫视大型户外竞技真人秀《奔跑吧兄弟》的录制，与此同时他还出演了《奔跑吧兄弟》的电影版；同年，与范冰冰、张丰毅、李治廷合作主演古装宫廷剧《武媚娘传奇》，在剧中饰演女主角武则天青梅竹马的情人李牧。
2015年，其主演的都市情感剧《天使的城》在浙江卫视、江苏卫视播出，在剧中饰演热情仗义的出租车司机李飞翔；同年4月2日，其主演的电影《咱们结婚吧》上映，在片中饰演热情奔放、敢爱敢恨的音乐专业生李想；同年8月5日，其主演的抗战剧《秀才遇到兵》在江苏卫视、北京卫视播出，在剧中饰演机智过人、满腹经纶的男主角龙千言；同年10月21日，其主演的《三个奶爸》在浙江卫视、深圳卫视播出，在剧中饰演男主角余峥。
2016年，与黄晓明、Angelababy、海清成为首批加入星光公益联盟的明星，并获得“推动公益影响”奖项；之后，与吴秀波、刘涛、张钧甯合作主演古装剧《军师联盟》，在剧中饰演魏文帝曹丕；同年3月，获得“第18届华鼎奖”中国最佳电视剧男演员奖；同年12月3日，获得“爱奇艺尖叫之夜”年度最受观众喜爱电视剧演员奖。
2017年，被聘任为了中国电视艺术家协会演员工作委员会理事；同年，执导并主演现代空战题材电影《空天猎》；11月22日，获得第14届MAHB年度先生盛典年度新锐导演奖；12月，加盟中央电视台综艺频道的文博探索节目《国家宝藏》，担任“国宝守护人”。7日，继续出演古装剧《虎啸龙吟》。
2018年，与王千源、杨采钰等联合主演悬疑剧《七日生》，在剧中饰演李晓宇；9月2日，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》发布，李晨位居第七名；12月18日，获得中国时尚权力榜年度守望者大奖。
2019年，其参加的腾讯视频全明星篮球竞技真人秀节目《超级企鹅联盟Super3：星斗场》首播。
2020年，参与浙江卫视综艺节目《王牌对王牌第五季》成为“守护天使队”成员；7月1日，主演的建党100周年重大革命历史题材献礼剧《光荣与梦想》开机；8月21日，参演的电影《八佰》全国上映；同日，参与THE9团综《非日常派对》录制；年8月27日，李晨名列《2020福布斯中国名人榜》第89位；9月4日，以助阵嘉宾身份参与《乘风破浪的姐姐》成团之夜；9月17日，参加真人秀节目《2020超级企鹅联盟super3：星斗场》开播；9月19日晚8点，参与的好奇主题晚会《百度好奇夜》在百度App、爱奇艺、浙江卫视等八大平台直播。10月1日，主演的电影《中国·医生》正式开机。同日，参演的电影《我和我的家乡》上映。11月7日，李晨、李汶翰、王鹤棣、马佳等明星球员以及四大篮球赛事的代表球员，轮番上阵贡献了精彩的篮球对决。10月9日，主演的电视剧《幸福里的故事》在北京卫视、广东卫视首播，在剧中饰演男主角李墙。11月23日，《奔跑吧·黄河篇》正式公布嘉宾阵容，跑男团李晨等悉数到齐。12月23日，领衔主演纪录片《中国医生》官宣杀青。参演浙江卫视2021跨年晚会。
幸福里的故事2020-10-9 饰演李墙 导演杨亚洲、杨博 主演王晓晨
光荣与梦想2020 导演刘江 主演吴刚、王劲松
七日生 2019-5-3 饰演李晓宇 导演陈匀佼 主演王千源、杨采钰
我的冤家住对门2019-01-11 饰演汽车司机 导演王勇 主演陈赫、王鸥、包贝尔
虎啸龙吟2017-12-07 饰演曹丕 导演张永新 主演吴秀波、王洛勇
大军师司马懿之军师联盟 2017-06-22 饰演曹丕 导演张永新 主演于和伟、吴秀波、刘涛
好家伙2016-09-26 饰演时光 导演简川訸 主演张译、高捷
爸爸快长大 2015-12-20 饰演崔朕 导演刘恺 主演童瑶、秦丽、李依玲
三个奶爸2015-10-21 饰演余峥 导演刘恺 主演张歆艺、陈赫、张萌
春江英雄之秀才遇到兵2015-08-05 饰演龙千言 导演徐纪周 主演马苏、沙溢
天使的城 2015-03-28 饰演李飞翔 导演杨阳 主演马苏、袁姗姗、应采儿
草帽警察 2015-02-12 饰演刘五四 导演杨亚洲 主演霍思燕、于越、杜江
武媚娘传奇 2014-12-21 饰演李牧(客串) 导演高翊浚 主演范冰冰、张丰毅、李治廷
离婚律师2014-01-10 饰演吕晨(客串) 导演杨文军 主演吴秀波、姚晨
到爱的距离2013-10-14 饰演李睿 导演简川訸 主演靳东、李佳
风和日丽2013-06-17 饰演刘世军 导演杨文军 主演马伊琍、尤勇、刘芸
北平无战事2013-04-06 饰演齐慕堂(客串) 导演孔笙、李雪 主演刘烨、陈宝国、焦晃
今夜天使降临2012-10-17 饰演孔嘉诚 导演杨阳 主演刘涛、马苏、李小冉
龙门镖局2012-08-25 饰演敬一刀(客串) 导演宁财神 主演袁咏仪、郭京飞
北京青年2012-08-16 饰演何东 导演赵宝刚 主演马苏、杜淳、姚笛
隐婚日记2012-04-09 饰演马明宇 导演王小康 主演韩雨芹、潘虹
麻辣女兵2012-01-16 饰演陈雄(客串) 导演何静 主演王洋、侯勇
北京爱情故事2012-01-08 饰演吴狄 导演陈思成 主演陈思成、张译、张歆艺
风车2010-06-10 饰演梁尘 导演孔笙 主演宋佳、霍思燕
我的非常闺蜜2010-01-07 饰演乔尼(客串) 导演康洪雷 主演吴越、柯蓝
理发师2009-11-04 饰演陆平生 导演潘文杰 主演王丽坤、涂松岩
孽缘2009-08-02 饰演李保全 导演钟澍佳 主演霍思燕、李曼、刘恩佑
虾球传2009-04-10 饰演虾球 导演潘文杰 主演郑则仕、曾黎
生死线2008-10-20 饰演龙文章 导演孔笙 主演廖凡、张译、杨烁
我的团长我的团2008-03-09 饰演张立宪 导演康洪雷 主演段奕宏、张译、邢佳栋
中国·医生 约 2021 导演刘伟强 主演张涵予
长津湖 2021 导演陈凯歌、徐克、林超贤 主演吴京、易烊千玺
我和我的家乡2020-10-1 饰演姜文豪
八佰2020-8-21 饰演山东兵 导演管虎
祖宗十九代2018-02-16 饰演张百顺 导演郭德纲
空天猎2017-09-30 饰演吴迪 导演李晨 主演范冰冰、王千源、李佳航
梦想合伙人2016-04-29 饰演牛俊诚 导演张太侑 主演姚晨、唐嫣、郭富城
咱们结婚吧2015-04-02 饰演李想 导演刘江 主演郭碧婷、姜武、郑恺
奔跑吧兄弟2015-01-30 饰演李晨 导演岑俊义 主演杨颖、王祖蓝
九层妖塔2014-08-29 饰演王馆长 导演陆川 主演赵又廷、姚晨、唐嫣
心花路放2013-10-11 饰演康小雨男友(客串) 导演宁浩 主演黄渤、徐峥
忠烈杨家将2013-04-04 饰演杨四郎 导演于仁泰 主演郑少秋、周渝民、林峰
杨善洲2011-05-01 饰演周波 导演董玲 主演李雪健、奚美娟、陶红
失恋33天2011-03-22 饰演分手男(客串) 导演滕华弢 主演姚笛、文章、白百何
天上的伙伴2011-01-01 饰演警察(客串) 导演孔笙 主演祖峰
奋斗2010-10-15 饰演陆涛 导演马伟豪 主演董璇、李媛
建党伟业2010-08-18 饰演张国焘 导演韩三平、黄建新 主演刘烨、冯远征、张嘉译
非诚勿扰22010-08-01 饰演明星(客串) 导演冯小刚 主演葛优、舒淇
庐山恋20102010-05-18 饰演马缰 导演张瑜 主演秦岚
熊出没注意2010-03-03 饰演沙立 导演程樯 主演尚雯婕
唐山大地震2009-07-28 饰演方达 导演冯小刚 主演徐帆、张静初
沂蒙六姐妹2009-02-19 饰演韩大壮 导演王坪 主演范志博、李念
地下的天空2008-10-02 饰演宋大明 导演张弛 主演郑罗茜
立正2008-09-25 饰演肖乐 导演高峰 主演吴军
桃花运2008-07-16 饰演关祥 导演马俪文 主演宋佳、葛优、范冰冰
极限救援2008-02-22 饰演刘武 导演孔笙 主演谢园
集结号2006-10-31 饰演刘干事(客串) 导演冯小刚 主演张涵予
沉默的较量2006-06-10 饰演雷晓宇 导演李威 主演廖凡
终极游戏2005-08-24 饰演乔梁 导演李威 主演班嘉佳、谢刚
危险少女2003-09-09 饰演关小阳 导演李威 主演黄野
2018-06-05 “2016-2017绿色中国年度人物” （获奖）
2016 2017爱奇艺尖叫之夜年度最受观众喜爱电视剧演员 （获奖）
2015 2015年GQ年度人物盛典，获得年度公益偶像奖 （获奖）
2015 中国电视好演员男演员奖 （获奖）
2014 中国时尚权力榜 “年度全能艺人奖” （获奖）
2014 金丹若国际微电影艺术节”最佳男演员” 致父亲 （获奖）
2014 第十届全国电视制片业十佳颁奖礼 “十佳电视剧演员大奖” （获奖）
2014 芭莎男士品位成功年度人物颁奖盛典 “年度绝对吸引力明星”大奖 （获奖）
2014 第三届冠军赛车嘉年华明星赛 冠军 （获奖）
2013 2013年亚洲偶像盛典,获年度最具号召力男演员大奖 （获奖）
2013 万象呼吸跨界艺术展，凭合作作品“痕迹”获得“万象呼吸跨界艺术”纪念权杖 （获奖）
2013 北京电视剧之夜,获2012年度最具潜质演员奖 北京青年 （获奖）
2013 担任队长的宏晨车队,获得第七届中国户外金犀牛奖 （获奖）
2013 中央电视台2012中国电视剧年度明星盛典，获得年度媒体推荐男演员大奖 （获奖）
2013 中国现代时尚20年颁奖盛典，获‘中国现代时尚明星’大奖 （获奖）
2013 担任队长的宏晨车,获得2012中国摩托车年度风云人物风云奖 （获奖）
2013 2013 BQ明星品牌价值榜，获年度最具价值大奖 （获奖）
2012 2012年中国百强电视剧华鼎奖,获得励志题材电视剧最佳男演员奖 北京青年 （获奖）
2012 第三届乐视影视盛典,获“年度电视剧最具号召力演员”大奖 （获奖）
2012 2012年国剧盛典,获得电视剧年度人物大奖 北京青年 （获奖）
2012 2012行者影像节,获得年度户外人物奖 （获奖）
2011 第八届时尚先生颁奖盛典,获‘年度内地风尚男艺人’大奖 （获奖）
2011 精品传媒“中国影响2010时尚盛典”,荣获“最美年度视界之星” （获奖）
2011 搜狐视频电视剧盛典,获评委会推荐演员大奖 风车 （获奖）
2011 《优品》杂志四周年庆典,获得“年度电影飞跃演员”殊荣 （获奖）
2011 第四届上海大学生电视节,获“最受大学生喜爱男演员”奖 （获奖）
2011 《男人装》真男人年度颁奖盛典,获封2010年度影视人物大奖 （获奖）
2011 荣获2010华鼎电影盛典“华语年度电影新锐演员”奖 （获奖）
2011 光线娱乐大典获“年度电影飞跃人物奖” （获奖）
2011 旅游盛典,李晨荣获“明星旅行家”称号 （获奖）
2011 Men's uno与中国青少年发展基金会合作的慈善晚宴,授予“志愿先锋”称号 （获奖）
2010 时尚先生盛典“年度内地风尚男艺人”2010年 星尚大典“星尚风格先锋人物” （获奖）
2010 腾讯星光大典荣获 “年度飞跃电影演员” 奖 （获奖）
2010 搜狐夏季电视剧评选“最具突破男演员奖” （获奖）
2010 《时尚COSMO》美容盛典“ 形象突破大奖” （获奖）
2010 芭莎男士盛典“年度最具吸引力明星”奖 （获奖）
2010 北京青少年公益电影节形象大使 （获奖）
2010 电影榜中榜“00年代偶像人物奖” （获奖）
2009 2010年搜狐夏季电视剧评选“最具突破男演员奖 （获奖）
2009 《风尚志》风尚运动明星 （获奖）
2008 《综艺》2010年度人物评选,夺得“2010年度电视形象奖” （获奖）
2016-03 第18届华鼎奖中国最佳电视剧男演员 （获奖）
2014-06 第2届亚洲彩虹奖优秀男主角奖 北京青年 （获奖）
2014-00 第10届全国电视制片十佳电视剧演员大奖 今夜天使降临 （获奖）
2013-10 第5届英国万像国际华语电影节最佳男配角奖 忠烈杨家将 （提名）
2012-08 第31届大众电影百花奖最佳男配角奖 唐山大地震 （提名）
2009-10 第37届国际艾美奖最佳男主角奖 极限救援 （提名）
2008-06 第5届电影频道传媒大奖最具潜力男新人奖 极限救援 （获奖）
2016-12-03 “爱奇艺尖叫之夜”年度最受观众喜爱电视剧演员奖 （获奖）
2017-11-22 第14届MAHB年度先生盛典年度新锐导演奖 （获奖）
2018-01-18 微博之夜星光公益力贡献荣誉奖 （获奖）
2016-01-07 新浪微博之夜年度卓越公益人物奖 （获奖）
2018-05 第25届北京大学生电影节最受大学生欢迎导演奖 空天猎 （获奖）
2016-05 第23届北京大学生电影节最受欢迎男演员奖 梦想合伙人 （获奖）
2018-12-18 中国时尚权力榜年度守望者大奖 （获奖）
李晨身上有一种理科生的典型特质，睿智、阳光、亲和、稳健（搜狐评）。
李晨的五官线条够英朗，搭配健康的肤色更是男人味十足。李晨外形阳光帅气，并且亲和力十足。李晨能够紧扣角色，并且对角色的把握张弛有度。在经过多部戏剧的扎实积累，让他的演技日臻精湛，也比同龄人多了一些心灵的淬炼。李晨不仅拥有帅气的肌肉线条与爆表的颜值，他言语间的体贴、温柔又不失霸道的味道更让《我们结婚吧》中的角色爆发男性荷尔蒙（新浪评）。
李晨略微有些长的短发往后梳，有些飞机头的味道，但是却更加成熟稳重，露出额头的话气质也很潇洒，搭配西装皮革，冷酷总裁范儿倍显。而随性利落的短发则是他简单的体现，自然黑发低调而有沉稳，笑容温暖亲和，搭配白色衬衫与淡色西装成熟的职场精英味道十足。李晨梳起背头发型，穿上整齐的背心内搭衬衫，简约中透着绅士儒雅，电眼飞舞，轻扬的唇角弧度，完美诠释性感魅惑的冷傲男气质（腾讯评）
