2005年，李呈媛与郭冬临、于小慧、赵恒煊等人共同出演了现代都市剧《上线》，而这也是她的影视剧处女作。

2006年，李呈媛与众多艺人共同出演了年代家族剧《戊子风雪同仁堂》，该剧则于两年后在央视电视剧频道播出。

2007年，李呈媛接拍了杨亚洲执导的现代都市情感剧《相遇多伦多》，但该剧在北京开拍后便再无后续信息。

2008年，李呈媛与众多艺人联袂主演的都市情景喜剧《找呀找呀找朋友》播出，她在剧中则饰演了工作认真但没有远大理想，追求时尚和小资情调的外企白领尚小仪；同年，她还与乔振宇、郑少秋、刘德凯等人共同出演了金庸武侠剧《书剑恩仇录》，而她剧中则饰演了天真质朴，敢爱敢恨的“俏李逵”周绮。

2009年，李呈媛凭借“就这样一直美下去”的某维生素E广告获得了众多观众的关注；同年，她还担任了凤凰网民间车模大赛的评委。

2010年，李呈媛开始担任宁夏卫视时尚娱乐节目《时尚星达人》的主持人；同年，她还加入了湖南卫视户外竞技娱乐节目《勇往直前》的主持群。

2011年，李呈媛与胡歌、刘诗诗、蒋劲夫等人共同出演了古装仙侠偶像剧《轩辕剑之天之痕》，其在剧中饰演的北方挞拔族长公主挞拔月儿，性格外柔内刚，却因身染怪病而心怀隐秘；10月，李呈媛再次与其代言的某品牌天然维生素E合作，为其拍摄了后续的电视广告片；此外，她还出演了中韩合拍的现代都市励志剧《就让咖啡有点甜》。

2012年，李呈媛出演了都市时尚爱情剧《下班抓紧谈恋爱》，并在剧中饰演了柔美漂亮，清新优雅，却在理想与现实不断纠结的小学老师路涵；同年，李呈媛还出演了个人的首部电影作品《箭士柳白猿》，其在片中饰演的末世名伶月牙红，风情万种，是武林核心人物之间的重要纽带；此外，她还客串出演了都市爱情剧《幸福保卫战》。

2013年，李呈媛与赵文卓、李欣汝、刘名洋联袂主演了近代革命剧《铁血红安》，并在剧中饰演了清秀甜美，看似娇柔却信仰无比坚定的红军女战士曹丽君，而该剧则于次年在央视一套黄金档播出；9月29日，其主演的现代喜剧片《一路顺疯》上映；11月8日，李呈媛与张涵予、王珞丹合作主演的现代都市爱情片《我爱的是你爱我》首映，她在片中饰演的都市女孩陈曦温柔文静，但骨子里却有着对爱情的执着与疯狂。

2014年，李呈媛与林申、童瑶、乔振宇等人共同主演的现代爱情喜剧片《求爱嫁期》上映；7月，其与赵丽颖、张翰、黄明联袂主演的都市爱情励志剧《杉杉来了》在湖南卫视播出，剧中李呈媛饰演的元丽抒，是位独立、果敢，优雅利落的气质美女；8月，李呈媛与郑嘉颖、小小彬合作主演了都市情感喜剧片《贫穷富爸爸》；同年，她还在与黄宗泽、黄明合作主演的现代爱情励志剧《爱让我们在一起》中饰演了俏爽女律师景心妍。

2016年，李呈媛与刘诗诗、霍建华等人联袂主演的古装传奇励志剧《女医·明妃传》播出，她在剧中饰演了贤良淑德，温婉高贵的孝庄钱皇后。

2017年，李呈媛与刘诗诗、陈伟霆等人合作出演的古装奇幻爱情剧《醉玲珑》播出，其在剧中饰演的是温良贤淑，通情达理的靳妃。

2019年，李呈媛主演了都市情感剧《甜蜜》；8月，主演的现实主义题材剧《幸福还会来敲门》开机。