李棟旭出生于韓國首爾，一個小康家庭，四口之家，生活美好，父母及小他三歲的妹妹，父親早年經商。

　　1999年7月31日，李棟旭參加由MTM 與V-NESS合辦STAR DREAM模特兒大賽并獲大獎。因而最初是以模特兒出道，亦因此通過模特兒之途徑踏入藝壇 ?。

　　1999年11月，第一次出演MBCBEST劇場《在路之外還有世界》飾演李瑞俊。12月出演KBS校園青春劇系列，《學校第二季/搞怪高校生》飾演李江山，李棟旭演出時段由1999年12月至2000年2月。

　　2000年3月，再度出演KBS《學校第三季/搞怪高校生》，續演李江山一角，9月出演MBC《秘密》，10月出演SBS《海螺/蝸牛》。

　　2001年1月，出演KBS單元劇《DRAMA CITY》，SBS的《停不了》，KBS的《湖水》，6月參演MBC的《醫家四姐妹》，飾演運動員。9月和柳鎮、李瑤媛等合演KBS周末劇《純情》。10月參演KBS日日劇《這就是愛/做夢家族》，12月加入SBS青春劇《剛剛好》。

　　2002年1月，再次出演KBS單元劇《DRAMA CITY-快樂天堂》，3月演出SBS青春劇《LET'S GO》，7月演出KBS《LOVING YOU》（又名《人魚公主》）飾演李珉，11月出演SBS日日劇《認真生活》。

　　2003年3月，出演SBS的《酒之國》 ?，飾演宋道一。8月加入MBC的《回旋木馬》飾演歌手樸成彪 ?，以片中的年輕歌手形象獲得了當年SBS電視臺的新星獎。

　　2004年5月，出演SBS的《小島老師》，飾演醫院院長之子張哲圖 ?。10月KBS的《父母見上書》又譯名《說不出的愛》一劇 ?，憑借其生動的花美男形像成功提升知名度。

　　2005年9月，主演SBS中秋特別企劃劇《河內新娘》飾演樸恩宇一角，一個在越南行醫韓國青年。12月SBS的水木連續劇《我的女孩》 ?，首當一線男主角，通過劇中薛功燦一角為人熟悉，亦成為了韓流明星之一。

　　2006年，李棟旭首度躍登大銀幕，和宋允兒合演《阿娘》飾演形警金泫洙，電影上映第一周票房就超過了22萬。同年拍攝電影《最強羅曼史》飾演正義感的熱血刑警，電影于2007年1月29日上映。首個周末的入場人次已有38萬觀眾，全國總入場人次超過1百50萬。

　　2007年，他為電視劇、電影到泰國、印尼、菲律賓、日本、香港等東南亞國家及地區展開宣傳活動，后馬上投入另一電影《那男子的書198頁》的拍攝，飾演一名料理師金俊伍，影片于2008年10月23日全國公映 ?。5月，李棟旭出席一個香港活動，并更正自已的中文正確譯名為李棟旭 ?。

　　2008年5月，李棟旭接演了MBC《甜蜜的人生》 ?，飾演李俊秀，此劇部份外景在日本北海道、札幌及小樽等地取景，李棟旭在海拔三千米兼零下十六度的嚴峻環境下，曾一度出現高山癥象而送院。

　　2009年，電視劇和電影同時兩路進行，電視劇是KBS的《搭檔》（又名《伙伴》 ）飾演李泰祖一角，變身為傲慢的熱血的律師 ?。拍畢電視劇隨即投入電影《大醬》拍攝工作，《大醬》是李棟旭入伍前的謝幕之作。他完成《大醬》后，暫別娛樂圈，履行兩年的兵役義務，電影于2010年10月21日公映 ?。

　　2010年，李棟旭在09年9月底完成5周基礎新兵訓練后被編入國防宣傳廣播支援隊，又稱為文藝兵或演藝兵。在服兵役期間，除毎日受訓外，也負責電臺廣播，各類主持及娛樂演出，其中一個節目《文化真好》形式和KBS的《兩天一夜》類似，固又有軍隊版《兩天一夜》之稱。

　　2011年6月20日退役，隨即投入電視劇《女人的香氣》拍攝 ?，還拿下當年SBS演技大獎和10大明星獎。9月參加SBS清談秀《HEALING CAMP》錄制。10月出席上海時尚雜志美容盛典并獲年度亞洲魅力大獎，同時接受該時尚雜志人物專訪 ?。11月他出演KBS的《暴力羅曼史》飾演棒球選手樸茂烈 ?。從策劃階段開始就受到了廣泛關注。同年11月經金宣兒牽引轉投金剛娛樂，而李棟旭于2011年11月22日正式簽約金剛娛樂為其專屬藝人 ?。

　　2012年3月，李棟旭完成《暴力羅曼史》后 ?，踏入另一個藝能領域，變身綜藝節目主持，接棒李勝基，主持《強心臟》 ?。李棟旭亦憑此在SBS2012演藝大賞榮獲最佳新人MC獎和申東燁拿下最佳搭檔大獎 ?。

　　2013年，李棟旭于1月17日錄完《強心臟》最后一期后，恢復演員身份，專注演藝工作。《天命》是他首次挑戰古裝劇 ?，劇中李棟旭飾演一名背負冤名的醫官而成為逃亡者崔元。2月出演SBS綜藝節目《RUNNING MAN-亞洲競賽之九劍的秘密》 ?。3月接受泰國媒體Satzone TV專訪。5月李棟旭接受KBS Kwave韓流雜志專訪 ?。11月出席香港站2013MAMA音樂頒獎典禮同時錄制TVN《脫口秀TAXI》 ?。12月出席上海PCLADY時尚盛典并獲得亞洲風尚藝人大獎。

　　2014年1月，參加SBS綜藝節目《RUNNING MAN-新年特輯》錄制 ?，同月17日出席2014亞洲模特大賽節并榮獲亞洲時尚達人獎 ?。2月他出演SBS特別企劃劇《江口的故事》的主人公飾江景泰，這是韓國電視歷史上首個3D作品因此受到很大關注 ?。同時間他又接演MBC新周末特別企劃劇《Hotel King》飾演一個心懷怨念的冷血酒店總經理車載元。繼2005年《我的女孩》，時隔8年后再度搭檔李多海。另一方面，他拍攝《Hotel King》之同時又參與了SBS綜藝節目《Roommate》的錄制 ?。8月接拍KBS2水木劇《Ironman(鋼鐵人)》飾演傭有特殊異能的男主人公朱弘斌 ?。11月出演電影《Beauty Inside》的演出，飾演主人公佑鎮當中一席 ?。

　　2015年7月，攜手鄭麗媛出演tvN電視臺月火劇《泡泡糖》，自2002年后，相隔12年再度搭檔，劇中他飾演醫院院長，他自出道以來首次拍攝有線電視臺作品。該劇講述了4名各自存在缺陷的人在一起后變得幸福的故事，是一部溫馨的成人童話 ?。9月10日，搭檔女星金廷恩獲委任為第十屆首爾國際電視節頒獎典禮主持人 ?。

　　2016年3月，李棟旭任中國天津衛視一檔綜藝節目《冰雪奇跡》的演出嘉賓，一檔以冬季冰雪運動的綜藝節目，集中韓明星們的滑雪訓練和比賽等的環節，這亦是李棟旭參與首個中國娛樂演出。 ?同月加盟On Style主持綜藝節目《My Bodyguard》，是一檔美體養身節目。 ?