2001年，李光潔在古裝戰爭電視劇《走向共和》中飾光緒皇帝 ?。同年，與焦晃、左小青合作在電視劇《乾隆王朝》中飾演沈修儒。

　　2002年，李光潔與段奕宏合作參加電視劇《記憶的證明》的拍攝，在劇中飾演勞工夏明遠 ?。同年，在生活愛情故事《各就各位》中飾演鐘靈。

　　2003年，李光潔與邢佳棟合作在現代愛情喜劇《都市第五季》中飾演歐克。同年，與歸亞蕾、朱旭、斯琴高娃合作在古裝電視劇《滄海百年》中飾演恭親王奕欣 ?。同年參加愛情戰爭電視劇《軍人機密》的拍攝在劇中飾演性格內向又非常倔強的張根生（賀儀生） ?。

　　2004年李光潔與陳思成、段奕宏、湯唯、王寶強合作電視劇《紅旗渠的兒女們》（飾肖風） ?。同年攜手張豐毅、許晴、孫淳合作古裝電視劇《大清風云》（飾多鐸） ?。

　　2005年參加大型歷史劇《越王勾踐》的拍攝在劇中飾演范蠡 ?。同年參加電視劇《密令1949》的拍攝在劇中飾演機警、成熟的公安戰士焦志新 ?。

　　2006年在愛情戰爭電視劇《特殊使命》中飾演一個地下工作者鞏向光（鞏渭平） ?。同年與張鐵林合作在大型歷史劇《北魏馮太后》中飾演北魏文成帝拓跋浚 ?。

　　2007年在都市懸疑大戲《柳葉刀》中飾外科大夫李肖一 ?。同年于焦恩俊合作在神話劇《寶蓮燈前傳》中飾演楊天佑 ?。同年與劉燁合作出演現實主義劇作《我們生活的年代》，飾演天真、仗義的趙家樂 ?。同年參加了電影《立春》的拍攝在劇中飾演黃四寶 ?。

　　2008年參加純愛大劇《當愛已成往事》的拍攝在劇中飾演亦正亦邪的衛國 ?。同年出演都市生活劇《尋人啟事》飾演草根青年高原 ?。同年與萬茜、姚安濂聯袂主演了抗日諜戰片《浴血記者》在劇中飾演冷言（周逸萍） ?。同年出演抗戰題材的電視劇《殺虎口》飾演擁有浪漫主義情懷的革命戰士白朗 ?。同年在諜戰電視劇《諜影重重之上海》中飾演中共上海情報局人員向亦鵬 ?和演諜戰電影《盤尼西林·1944》中的慕容軒。

　　2009年，李光潔與王珞丹主演電視劇《杜拉拉升職記》，飾演職場新貴王偉 ?。同年，與舒暢聯袂出演大型商戰劇《無量天》（飾郭乘風） ?。

　　2010年，出演年代情感劇《老馬家的幸福往事》（飾劉坤） ?。同年，與秦麗主演年代情感劇《青城緣》（飾孟祥河） ?。

　　2011年3月，李光潔搭檔殷桃、吳秀波主演民國大劇《大道通天》，飾演男主角忠義商人吳皖忠 ?。同年，與佟麗婭聯袂主演都市情感大劇《我的經濟適用男》劇中李光潔飾演對愛執著的IT男陳啟中 ?。同年參加抗戰大戲《光榮使命》的拍攝在劇中飾演肖天宇 ?。同年與謝霆鋒合作出演電視劇《下一個奇跡》在劇中飾演潘副總 ?。同年執導微電影《幸福速遞》，并獲2011年度“觸電”競賽單元最佳劇情短片獎 ?以及在首屆瑪克思未來影像季中獲得“最佳微電影”，“最佳導演”和“最佳男演員”三項提名 ?。同年出演電影《殲十出擊》在劇中飾演印雙虎 ?。同年參加了3D驚悚電影《抓猴》的拍攝 ?。同年4月，與鄭秀文、古天樂主演愛情電影《高海拔之戀2》，李光潔飾演的小田角色被鄭秀文癡戀，二人之間上演了一段曠世奇情 ?。

　　2012年3月，李光潔與王珞丹主演電視劇《山楂樹之戀》在江蘇衛視播出 ?，憑借老三角色在第二屆樂視影視盛典上獲“電視劇飛躍進步演員”獎 ?。同年參加當代都市大劇《找北》的拍攝在劇中飾演關曉春 ?。同年在電視劇《北京青年》中客串丁香念念不忘的前男友沈昌 ?。 同年參加電視劇《團圓飯》的拍攝在劇中飾演男一號宋一達 ?。同年7月，與張歆藝聯手演繹根據熱門網絡小說《第三種愛情》改編的都市純愛電視劇《絕愛》，在劇中飾演癡情總裁林啟正 ?。

　　2013年，李光潔與陳思成合作出演戰爭偶像大劇《戰神》（飾張道平） ?。同年參加網劇《美人季》的友情出演 ?。同年執導微電影《伴你高飛》兼任監制與旁白 ?。同年在警匪電影《毒戰》中飾演廣東緝毒警陳志雄 ?。

　　2014年，李光潔與殷桃出演由田沁鑫指導，為紀念莎士比亞誕辰450周年創排的話劇《羅密歐與朱麗葉》 ?，在全國巡演七十余場。2014年8月，李光潔搭檔佟麗婭、朱銳、趙子琪主演都市情感劇《酷爸俏媽》，劇中飾演老板孫大雷 ?。同年11月，李光潔搭檔張檬、倪大紅等主演都市情感劇《百煉成爹》 ?。同年12月，李光潔搭檔馬蘇主演的電視劇《團圓飯》在東方、江蘇、天津衛視播出，李光潔飾演“廢柴大哥”宋一達。 ?2014年參演由陸川執導，根據小說《鬼吹燈之精絕古城》改編的電影《九層妖塔》 ?，飾演794局長陳九陽。

　　2015年5月，客串搜狐網絡劇《屌絲男士4》。同年8月，與朱丹、謝園主演情感劇《八九不離十》（飾李善軍）。2015年11月李光潔搭檔張睿、倪大紅等出演電視劇《林海雪原》，飾演男主角傳奇英雄楊子榮 ?。

　　2016年，參演電影《鐵木真傳說》 ?。