1997年19岁的李晨刚刚考入艺术学院，便出演《十七岁不哭》男主角简宁，这是他的荧屏首秀。同年出演《花季·雨季》中的运动男孩王笑天。

2002年主演电视剧《十三格格》，该剧是孙树培继执导《还珠格格》后的又一部力作。

2006年出演电视剧《士兵突击》饰吴哲。

2008年在电影《桃花运》中饰小厨师关祥，与小宋佳饰演的林聪成了一对人人艳羡的情侣。再次和导演孔笙合作电视剧《生死线》。2009年李晨在《唐山大地震》中担纲出演方达，带给普通观众强大的心灵震撼。

2012年1月，李晨的个人原创小说《无敌》改编为电视剧《北京爱情故事》，李晨出演男主角吴狄，并担任本片监制。4月，李晨监制并领先主演的电视剧《好家伙》开机，李晨饰演时光，5月，2012年福布斯中国名人榜公布，李晨作为当红小生首次上榜，位列第56名，成为影视圈颇具商业价值的男星之一。

2013年李晨主演了国内首部日记题电视剧《隐婚日记》。
2015年李晨与沙溢主演电视剧《秀才遇到兵》，同年5月29日，李晨与范冰冰微博公开恋爱，网友称秀才抱得武媚娘归！