2000年，罗根·勒曼迎来了自己的电影处女作《爱国者》，在这部战争电影里饰演了男主角梅尔·吉布森的小儿子 ，在这年底上映的爱情片《男人百分百》中又出演了儿童时代的男主角梅尔·吉布森 。2001年，他在德鲁·巴里摩尔主演的《与男孩同车》中短暂亮相 。2003年，又主演了电视电影《已上漆的房子》并凭借本片获得青年艺人大奖电视电影或迷你剧最佳年轻男主角奖 。2004年，他在电影《蝴蝶效应》中出演了男主角艾什顿·库彻的儿童时代 ；同样在这一年，他在连续剧《杰克和鲍比》出演主角Bobby McCallister并凭借本片赢得青年艺人大奖喜剧或剧情类连续剧最佳年轻男主角奖 。2006年，他和科迪·林雷、布丽·拉尔森和卢克·威尔逊联合主演了电影《我爱猫头鹰》 ，他凭借本片赢得青年艺人大奖故事片最佳年轻男主角奖 。2007年，罗根·勒曼在电影《灵数23》中饰演了Robin Sparrow ；在同年上映的西部片《决斗犹马镇》，他饰演了男主角克里斯蒂安·贝尔的儿子 ，他凭借本片获得了青年艺人大奖故事片最佳年轻男主角的提名 。2009年，他理查德·隆克瑞恩执导的电影《我的唯一》中饰演了女主角蕾妮·齐薇格的儿子 。2010年，罗根·勒曼击败其他同龄人得到了主演福克斯电影《波西·杰克逊与神火之盗》的机会 ，他在剧中饰演男主角的波西·杰克逊和女主角亚历珊德拉·达达里奥上演对手戏 ，他也凭借本片获得土星奖最佳年轻男演员的提名 。2011年，他在根据法国作家大仲马代表作改编的电影《三个火枪手》中饰演了主角达达尼昂，在影片中和雷·史蒂文森、卢克·伊万斯、麦德斯·米科尔森、马修·麦克费登和克里斯托弗·瓦尔兹合作演出 。2012年，罗根·勒曼和艾玛·沃特森共同主演了根据美国作家Stephen Chbosky的同名书信体小说改编的电影《壁花少年》，在剧中扮演了一个敏感、忧郁、内向又早熟的高中男生 ，他也凭借本片获得广播电影评论协会奖最佳年轻男演员的提名 。2013年，罗根·勒曼和布兰登·T·杰克逊、亚历珊德拉·达达里奥在电影《波西·杰克逊与魔兽之海》中继续奇幻冒险之旅 。2014年，他在达伦·阿罗诺夫斯基执导的电影《诺亚方舟：创世之旅》中再次和艾玛·沃特森合作，他在剧中饰演男主角罗素·克劳的儿子Ham 。同年，他还在布拉德·皮特主演的战争片《狂怒》中饰演角色 。