2007年，李東學和楊冪、寇世勛等人合作歷史劇《大秦直道》，李東學其中飾演“蒙毅將軍”一角。同年，他參演由何潤東、胡歌、彭于晏領銜主演的電視劇《少年楊家將》飾演楊大郎楊延平。

　　2010年，李東學在辛亥革命百年紀念電影《辛亥革命》里出演載灃，并出演陳凱歌執導的電影《趙氏孤兒》里的提彌明。 ?

　　2012年3月，古裝清宮劇《甄嬛傳》在安徽衛視和東方衛視上星播出，李東學飾演“果郡王”，迎來了事業上的首個高峰，憑借在熱播劇《甄嬛傳》中的表現，榮獲“2012國劇盛典年度最佳新人”大獎 ?。同年，李東學接拍了電影《許海峰的槍》，出演男一號許海峰，憑借《許海峰的槍》獲得第14屆中國電影表演藝術學會獎（金鳳凰獎）“新人獎”。 ?

　　2013年，李東學與楊冪領銜主演民國劇《刁蠻新娘》，飾演了有情義、有擔當的男主角“戴問天”一角。同時，由他主演的改編自嚴歌苓同名小說的年代傳奇大戲《第九個寡婦》也在各大衛視播出，他在劇中飾演男主角“孫少勇”。 ?同年7月，他與熊乃瑾合作，“零片酬”出演公益微電影《降落》，并和熊乃瑾一起獻唱微電影同名主題曲《降落》。 ?

　　2014年，李東學共有兩部電視劇、一部電影播映。他與李念合作主演都市電視劇《紙婚》，主要講述一對80后小夫妻在婚后一年的生活摩擦及兩個家庭間的相處，李東學在劇中飾演了男主角管桐，一名性格內斂嚴謹的公務員。該劇將于2014年5月在央視8套播出，取得50城收視第一成績； ?與殷桃合作了被稱作中國版《我叫金三順》的都市劇《假如幸福來臨》，飾演男一號羅成，上演了一出“高富帥”遇上“大齡剩女”的歡喜情緣 ?與張震、王千源、劉詩詩合作的武俠電影《繡春刀》里，他飾演單純率性的“靳一川” ?。該片2014年8月上映時。 ?隨后，在第二屆中澳國際電影節，李東學也憑該角色斬獲“最佳男配角”。 ?同年，他憑借2012年接拍的電影《許海峰的槍》獲得英國頒發的雅典娜藝術獎——最佳男主角。 ?

　　2015年，3月5日合家歡賀歲影片《大喜臨門》上映 ?。5月，李東學主演的小清新懸疑虐戀《抓住彩虹的男人》熱播 ?。參演電影《中國推銷員》 ?。參演的民國懸疑大戲《面具背后》有望2016年首播 ?。

　　2016年，參演戰爭動作片《鋼刀》 ?。主演古代傳奇大戲《包青天》 ?。