2003年，在吕小品执导的情景喜剧《好市多多》中饰王绿根。
2005年，主演庄宇新执导的国产伤痛爱情题材电影《爱情的牙齿》，饰魏迎秋；12月，李乃文参演了杨小雄执导的情爱伦理剧《女人的选择》，饰陈东东。
2006年，主演首部奥运题材的电视剧《我的2008》；10月，主演战争贺岁电影《集结号》，饰九连爆破手吕宽沟；11月，主演都市励志数字电影《围剿》，凭借二喜一角入围百合奖最佳男演员。
2007年，李乃文主演刑侦题材电视剧《本色》，饰刑警苏岩。
2008年，在毛卫宁执导的谍战剧《身份的证明》中李乃文饰向德福。
2009年，领衔主演励志情感剧《城·事》，饰演善良小职员毛剑；7月，拍摄都市励志数字电影《道路》，饰邱晨；8月，出演法制类电视节目《案件聚焦》的特别版《十四楼》，饰新闻工作者姜言；同年，搭档李幼斌，主演反映两代三线建设者生活的历史戏《爱在苍茫大地》，饰膏药；随后，参与高峰执导的献礼片《大河》，并在第13届中国电影华表奖获得优秀故事片奖；然后，与刘桦、杨若兮、张少华合演喜剧电影《欠我十万零五千》，饰二旺。
2010年，李乃文与尚雯婕、李晨共同主演中国第一部动物亲善题材青春喜剧电影《熊出没注意》，饰白板；15日，凭借批判现实主义影片《我是植物人》中刘聪这一角色获得百合奖优秀男演员；7月，联合刘威葳、田雨、张歆艺主演另类谍战剧《风声传奇》，塑造了反派有杀人机器之称的“石原”；9月，主演战争题材电视剧《夺宝》，饰八路军战士武僧赵和尚。
2011年，主演草根谍战剧《借枪》，李乃文饰演银行经理“杨小菊”；4月，加盟王丽坤主演的现代家庭伦理剧《婚巢》，饰于致远；8月，李乃文参演周小兵执导的年代爱情剧《遥远的幸福》，饰武越；10月，参与张猛执导的文艺怀旧电视剧《钢的琴》，饰陈桂林；同年，搭档颜丙燕主演中年家庭婚姻问题的都市伦理片《重来》。
2012年，搭档左小青、张彤，主演李木戈执导的都市情感喜剧《玫瑰炒肉丝》，饰二手富二代李强；5月，主演年代情感戏《浦江危情》，饰谢勇。
2013年，李乃文与沙溢、马苏搭档出演都市轻喜剧《结婚前规则》，塑造了抠门较真的小男人周凡；8月，与佟丽娅共同主演都市婚恋爱情轻喜剧《80婚约》，李乃文饰新好男人张赫名。
2014年，李乃文与宋丹丹、朱媛媛、领衔主演都市爱情励志剧《幸福请你等等我》开播，剧中饰宋丹丹的弟弟王朝晖；9月23日，李乃文搭档张嘉译、左小青、朱锐主演的跨年代情感剧《爷们儿》开播，剧中饰演小心眼却心地善良的刘全有一角；12月，李乃文主演的冷幽默谍战大剧《虎口拔牙》在浙江卫视播出。
2016年，李乃文主演的悬疑网剧《示铃录》在搜狐视频平台上线播出。同年7月，主演的民国悬疑剧《老九门》在东方卫视周播剧场播出。
2017年，参演谍战剧《天衣无缝》，在剧中饰演江绍成。2018年1月12日，李乃文搭档靳东、江疏影、辛芷蕾主演的都市恋爱剧《恋爱先生》在东方卫视、江苏卫视播出，该剧取得了很好的收视率。2月28日，李乃文搭档张嘉译、李小冉、宋丹丹主演的家庭都市剧《美好生活》在东方卫视、北京卫视播出。
2018年，与靳东、李宗翰二度合作电视剧《如果岁月可回头》，在剧中饰演蓝天愚；5月8日，主演的年代情感剧《爱情的边疆》播出，剧中饰演宋绍山；7月，参演电影《我不是药神》上映。
2019年，参演的电视剧《逆流而上的你》上映。12月，出演电视剧《走起！我的天才街坊》；12月20日，出演的都市律政剧《精英律师》在东方卫视、北京卫视首播，并在爱奇艺、腾讯视频同步播出。
2020年，与雷佳音、张国立、于和伟、周冬雨主演了张艺谋执导的电影《坚如磐石》；7月20日，与俞飞鸿、姜武合作电视剧《爱之初》开播，在剧中饰演了萧雨山；8月，参演当代都市剧《落花时节》；8月9日，参演主旋律电视剧《中国制造》；12月1日，与张鲁一、段奕宏合作主演的古装历史剧《大秦赋》播出，在剧中饰演李斯；12月16日，与欧豪、刘晓洁、徐洪浩合作主演的当代涉案剧《黑白禁区》播出，在剧中饰演陆明松。
坚如磐石2020 饰演未知 导演张艺谋 主演雷佳音、张国立、于和伟、周冬雨
我不是药神2018-7-8 饰演瑞士医药代表 导演文牧野 主演徐峥、周一围、王传君、谭卓
完美有多美2017-2-17 饰演毛驴 导演梁栋 主演姜武、蒋勤勤、朱旭、傅颖
盛先生的花儿2016-11-4 饰演何顺 导演朱员成 主演颜丙燕、王德顺、艾丽娅、王晴
我是植物人2010-10-15 饰演刘聪 导演王竞 主演冯波、张丽、常晓阳、刘岩
熊出没注意2010-10-1 饰演白板 导演程樯 主演李晨、尚雯婕、萨日娜、王双宝
重来2009-7-13 饰演李询 导演王超 主演颜丙燕、王佳宁、焦刚、王娟
欠我十万零五千2009-6-13 饰演二旺 导演姬雨 主演李梦男、刘桦、杨若兮、高军
大河2009-5-5 饰演陈大河 导演高峰 主演伊斯拉木江·瓦里斯、赵毅、奥丽娅、山鹰
道路2009 饰演邱晨 导演潘镜丞
铁胆雄心2008 饰演邱晨 导演潘境丞
围剿2008 饰演二喜 导演潘境丞 主演三浦研一、张永健、侯剑、厚帝
集结号2007-12-20 饰演吕宽沟 导演冯小刚 主演张涵予、邓超、袁文康、汤嬿
爱情的牙齿2007-8-24 饰演魏迎秋 导演庄宇新 主演颜丙燕、李洪涛、迟佳、吴浇浇
快乐俏天使2006-8-31 饰演古德芒 导演何文凉 主演塔娜花日、陆诗雨、任媛媛、臧金生
新春快乐2006 饰演何文凉 导演古德忙
接力追凶2005 饰演刘雄 导演孔笙 主演丁霄汉、唐旭、万丽伟、王文杰
永久凤凰2004 饰演大胜 导演潘峰 主演杨婷、翟小兴、徐秀林
谁的谁心疼2004 饰演抗北 导演孙皓 主演瞿颖、邵峰、李敏、方超
像鸡毛一样飞2002-8-6 饰演友情出演 导演孟京辉 主演陈建斌、秦海璐、廖凡、陈明昊
中国制造2021 饰演未知 导演李云亮 主演张博、黄曼
落花时节2021 饰演友情出演 导演简川訸 主演雷佳音、袁泉、张艺兴、贾乃亮
黑白禁区2020-12-16 饰演陆明松 导演赵浚凯 主演欧豪、刘晓洁、徐洪浩、傅程鹏
大秦赋2020-12-1 饰演李斯 导演延艺、顾其铭、强龙、刘永涛 主演张鲁一、段奕宏、朱珠、辛柏青
爱之初2020-7-20 饰演萧雨山 导演赵晨阳 主演俞飞鸿、姜武、颜丙燕、王一楠
如果岁月可回头2020-3-20 饰演蓝天愚 导演张建栋 主演靳东、蒋欣、李宗翰、赵子琪
精英律师2019-12-20 饰演王栎 导演刘进 主演靳东、蓝盈莹、孙淳、田雨
黄金瞳2019-2-26 饰演眼科医生 导演林楠 主演张艺兴、王紫璇、李立群、王栎鑫
逆流而上的你2019-2-12 饰演王大全 导演潘越、杨栋 主演马丽、潘粤明、孙坚、黄梦莹
无名卫士2019-1-20 饰演杨诚 导演武洪武 主演张晞临、叶静、胡丹丹、郑晓宁
天衣无缝2019-1-10 饰演江绍成 导演李路 主演秦俊杰、徐璐、胡海锋、陆毅
音乐会2018-12-3 饰演朴哲雄 导演李印 主演张正阳、文淇、邵桐、刘丛丹
夺金战2018-10-9 饰演未知 导演武洪武 主演唐曾、端木崇慧、任东霖、刘小小
爱情的边疆2018-5-8 饰演宋绍山 导演毛卫宁 主演殷桃、王雷、徐嘉雯、丁嘉丽
美好生活2018-2-28 饰演黄浩达 导演刘进 主演张嘉译、李小冉、宋丹丹、姜妍
恋爱先生2018-1-12 饰演张铭阳 导演姚晓峰 主演靳东、江疏影、辛芷蕾、倪大红
猎场2017-11-6 饰演陈香 导演姜伟、付玮 主演胡歌、菅韧姿、陈龙、万茜
特勤精英2017-10-16 饰演郑志勇 导演徐宗政 主演张丹峰、苏青、包文婧、徐阁
谜砂2017-7-31 饰演柯世兰 导演林楠 主演李宗翰、赵子琪、叶璇、张磊
老九门2016-7-4 饰演半截李 导演梁胜权、何澍培、黄俊文 主演陈伟霆、张艺兴、赵丽颖、胡耘豪
金水桥边2016-3-28 饰演孙光大 导演刘飚 主演黄志忠、柯蓝、梁冠华、王伟
示铃录2016-2-25 饰演神棍 导演林楠 主演许景媛、孟阿赛、李宗翰、王美人
玫瑰炒肉丝2015-6-1 饰演李强 导演李木戈 主演左小青、刘孜、张彤、赵阳
铁甲舰上的男人们2015-4-21 饰演李文章 导演齐星 主演徐佳、赵春羊、张定涵、施京明
虎口拔牙2014-12-6 饰演王天桥 导演潘军 主演姜武、吴越、柯蓝、钱波
爷们儿2014-9-23 饰演刘全有 导演刘惠宁 主演张嘉译、宋佳、左小青、朱锐
大都市小爱情2014-9-19 饰演张赫名 导演武洪武 主演佟丽娅、王姬、王刚、路晨
幸福请你等等我2014-8-21 饰演王朝晖 导演余淳 主演宋丹丹、朱媛媛、朱泳腾、郭达
结婚前规则2014-7-11 饰演周凡 导演杨影 主演马苏、沙溢、林家川、刘羽琦
裸婚之后2014-5-7 饰演池翔哥哥 导演程樯 主演张佳宁、王一楠、王阳、万思维
钢的琴2014-2-19 饰演陈桂林 导演张惠中、张猛 主演汪洋、原雨、田雨、关小平
浦江危情2013-4-8 饰演谢勇 导演董志强 主演胡海锋、车晓、刘威葳、宗平
六块六毛六那点事2012-5-27 饰演武越 导演周小兵 主演黄曼、房子斌、张少华、杜志国
婚巢2012-2-2 饰演于致远 导演林黎胜 主演王丽坤、黄明、郑天玮、王柠
星际精灵蓝多多2011-6-27 饰演长高后的小豆 导演赵牛、高亚麟 主演黄誉博、郑伟、香奈儿、嘟嘟
借枪2011-3-3 饰演杨小菊 导演姜伟 主演张嘉译、罗海琼、颜丙燕、张子健
夺宝2011 饰演赵和尚 导演刘庆梅 主演于洋、吕夏、张永健、牛军
风声传奇2010-12-18 饰演石原 导演董志强 主演廖凡、刘威葳、张歆艺、胡可
爱在苍茫大地2010-9-25 饰演袁庆 导演齐星 主演李幼斌、史兰芽、曹曦文、朱亚文
城事2010 饰演毛剑 导演丁小雄 主演徐露、韩雯雯、王阳、徐敏
2012年 《理查三世》
2003年 《故事新编》
2002年 《他没有两个老婆》
2012年 《丑儿的春夏秋冬》
2004年 《生活秀》
2009年 《思凡》
2018 第24届华鼎奖中国百强电视剧最佳男配角 恋爱先生 （获奖）
2011 第18届北京大学生电影节最佳电视剧电影男演员奖 我是植物人 （获奖）
2011 第11届中国电视电影百合奖优秀男演员奖 我是植物人 （获奖）
2009 首届天津籍赏最受关注奖 （获奖）
2019 第25届上海电视节-白玉兰奖最佳男配角奖 爱情的边疆 （提名）
李乃文本身也是位现代新好男人他爱家、爱生活、孝顺，向往平淡不折腾的婚姻生活。即使处在夹缝中也要有追求幸福的力量，在生活中李乃文也是充满幽默感的人，他精彩的表演也给这部戏带来了更多的喜剧效果。（网易娱乐评）
