1997年《十七岁不哭》 17岁，刚刚考入艺术学院的李晨，还没有开始系统的表演学习，便经过数千人的竞争，主演了《十七岁不哭》。当年，这部电视剧一播出，就以清新、明快的风格，本色朴实的演出，引起了众多少男少女们的心灵共鸣。时至今日，帅帅酷酷的“简宁”形象仍停留在如今已长大成人的影迷心中，成为青春岁月回忆中的一抹靓丽。
1998年《刑警本色》 剧中，李晨饰演一位引领剧情纵深发展的线索人物（梅英），这是一个情感复杂、内心矛盾冲突强烈的角色。当姐姐因他身故后，在悔恨与愧疚中他洗心革面，成为警方线人。并为最终摧毁犯罪集团付出年轻的生命。该剧集合了王志文、李幼斌、刘威等众多实力演员倾力演出，这也为李晨的演技成熟打下坚实基础。
2002年《十三格格》 《十三格格》是孙树培继执导《还珠格格》后的又一部力作。由李晨与李小璐共同主演。憨厚帅气、文武双全但却传统古板的七贝勒与娇俏可人、精灵古怪，有着西洋思想的十三格格之间的不断磨擦引出一连串啼笑皆非、洋相百出的故事。该剧深受青少年们的喜爱，已成为各地电视台每年寒、暑期必播电视剧。
2004年《危情24小时》 该剧由华谊公司投资拍摄，专为当红小生任泉与李晨量身定做。剧中李晨首次饰演一位精明干练、经验丰富的反恐特警，在暗战丛生、环环相扣的剧情中与 “任泉”并肩作战，该剧在各地收视率一路飘红，也使得广大观众见识到李晨对角色的塑造及把握功力增强。
2005年《一针见血》 这是一部折射现实生活的题材剧，李晨将社会底层小人物内心对未来的憧憬，对现实生活的迷茫无奈及对现实不公的反抗都演绎得丝丝入扣、真切传神。该剧集合了刘烨、左小青、李晨等一批当红青年演员。
2006年电视剧《士兵突击》饰吴哲 塑造了一个与众不同的人物，将爱干净、俊朗、文质彬彬等特点进行了适度的夸张，把人物形象表现到了极致。
2008年，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，主演灾难电影《唐山大地震》。
2010年，在都市情感剧《北京爱情故事》中饰演男主角吴狄 。
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 。
2012年，主演近代革命剧《好家伙》。
2013年，主演医疗剧《到爱的距离》。
2014年，参加浙江卫视户外竞技真人秀《奔跑吧兄弟》的录制 ；同年，主演古装宫廷剧《武媚娘传奇》 。
2015年，主演的抗战剧《秀才遇到兵》 。
2016年，获得“第18届华鼎奖”中国最佳电视剧男演员奖、第23届北京大学生电影节“最受大学生欢迎”的男演员 。
2017年，执导并主演现代空战题材电影《空天猎》
