2005年10月，主演爱情题材电影《爱情的牙齿》饰魏迎秋。12月参演情爱伦理剧《女人的选择》饰陈东东。

2006年2月，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5月，李乃文主演刑侦题材电视剧《本色》饰刑警苏岩。2008年3月，在谍战剧《身份的证明》饰向德福。

2009年4月，主演励志情感剧《城·事》饰演善良小职员毛剑。7月，参演都市励志数字电影《道路》饰邱晨。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。

2010年3月，李乃文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》中刘聪获得百合奖优秀男演员。7月主演另类谍战剧《风声传奇》饰演石原。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3月，主演草根谍战剧《借枪》饰演银行经理杨小菊。4月主演现代家庭伦理剧《婚巢》饰于致远。8月参演年代爱情剧《遥远的幸福》饰武越。10月参演文艺怀旧电视剧《钢的琴》饰陈桂林。同年主演中年家庭婚姻问题的都市伦理片《重来》。

2012年4月，参演都市情感喜剧《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6月，出演都市轻喜剧《结婚前规则》饰演小男人周凡。8月主演都市婚恋爱情轻喜剧《80婚约》饰张赫名。

2014年8月21日，主演都市爱情励志剧《幸福请你等等我》饰王朝晖。

2014年9月23日，李乃文主演跨年代情感剧《爷们儿》饰演刘全有。

2014年12月，李乃文主演的冷幽默谍战大剧《虎口拔牙》。