2001年被導演張黎選中讓其飾演《走向***和》中的光緒皇帝而出道。2007年出演了第壹部電影《立春》在劇中飾演黃四寶。2009年憑借在《杜拉拉升職記》中王偉的飾演而被觀眾所熟知，並憑借此角色獲得第三屆華鼎獎偶像勵誌劇最佳男演員獎 、“大戲看北京”年終盤點頒獎晚會馬首獎 、國劇盛典頒獎晚會飛躍獎 。2011年首次指導微電影的《幸福速遞》獲得2011年度“觸電”競賽單元最佳劇情短片獎 。2012年電視劇《山楂樹之戀》在劇中飾演老三 並在第二屆樂視影視盛典上獲“電視劇飛躍進步演員”獎 。
2015年4月13日，主演的都市輕喜劇《酷爸俏媽》上星首播，劇中飾演老板酷爸孫大雷。2015年5月20日，在上海“壹戲劇大賞”頒獎典禮上，李光潔憑借話劇《羅密歐與朱麗葉》獲得年度最佳男演員獎。2016年，參演電影《鐵木真傳說》。8月11日，主演的電影《使徒行者》正式上映；同年，參加北京衛視明星真人秀《跨界歌王》的比賽，獲得最具突破獎