2002年，李光洁参加电视剧《记忆的证明》饰演劳工夏明远。在生活爱情故事《各就各位》中饰演钟灵。

2003年，李光洁在现代爱情喜剧《都市第五季》中饰演欧克。在古装电视剧《沧海百年》饰演恭亲王奕欣。参加爱情战争电视剧《军人机密》饰演内向倔强的张根生。

2004年，李光洁出演电视剧《红旗渠的儿女们》饰演肖风。在古装电视剧《大清风云》饰演多铎。在电视剧《录像带》饰演沙杰。

2005年，参加大型历史剧《越王勾践》饰演范蠡。参加电视剧《密令1949》饰演公安战士焦志新。

2006年，在爱情战争电视剧《特殊使命》饰演巩向光。在大型历史剧《北魏冯太后》饰演北魏文成帝拓跋浚。

2007年，在都市悬疑剧《柳叶刀》饰大夫李肖一。在神话剧《宝莲灯前传》饰演杨天佑。出演现实主义力作《我们生活的年代》饰演赵家乐。参演电影《立春》饰黄四宝。

2008年，参加纯爱大剧《当爱已成往事》饰演卫国。出演都市生活剧《寻人启事》饰演草根青年高原。主演抗日谍战片《浴血记者》饰演冷言。出演抗战题材电视剧《杀虎口》饰演革命战士白朗。在谍战电视剧《谍影重重之上海》中饰演情报局人员向亦鹏。出演谍战电影《盘尼西林·1944》剧中饰演慕容轩。

2009年，李光洁出演电视剧《杜拉拉升职记》饰职场新贵王伟。参演大型商战剧《无量天》饰演郭乘风。

2010年，出演年代情感剧《老马家的幸福往事》饰演刘坤。出演年代情感剧《青城缘》饰演孟祥河。

2011年，主演都市情感大剧《我的经济适用男》饰演对爱执着的IT男陈启中。参加抗战大戏《光荣使命》饰演肖天宇。出演电视剧《下一个奇迹》饰演潘副总。出演年代大戏《大道通天》饰演少东家吴皖忠。出演电影《歼十出击》饰演印双虎。参演3D惊悚电影《抓猴》。

2012年，李光洁主演电视剧《山楂树之恋》饰演老三，凭借此角色在第二届乐视影视盛典上获“电视剧飞跃进步演员”奖。

2012年，在情感大戏《第三种爱情》饰演林启正。参演都市大剧《找北》饰演关晓春。在电视剧《北京青年》饰演沈昌。 参加电视剧《团圆饭》饰演宋一达。参加电影《车手》饰演谭一。出演电影《高海拔之恋Ⅱ》饰演小田。

2013年，李光洁出演战争偶像大剧《战神》饰演张道平。执导微电影《伴你高飞》兼任监制与旁白。在警匪电影《毒战》饰演广东缉毒警陈志雄。

2014年，李光洁主演都市情感剧《酷爸俏妈》饰演孙大雷。