2007年，李媛出道前，是瑞丽杂志模特，2009年成为《VOUGE》杂志模特。2010年成为《时尚芭莎》时尚杂志的模特 。 2011年，李媛亮相大银幕，她与李晨、董璇合作主演了电影版《奋斗》，并在片中饰演了“杨晓芸” 。同年，李媛出演了个人的第一部影视剧作品，她与陈柏霖、陈意涵合作主演了青春励志摩登时尚剧《摩登新人类》，李媛在剧中饰演了中性打扮、小机车、个性独立的帅气美女沈蔷 。并同时担当胡彦斌《一万光年》MV上线女主角 。2012年，出演由滕华涛担任总导演、曹盾指导30集电视剧《时尚女编辑》剧中，李媛饰演的大野模葛一青跟祖峰饰演的艾崇文是一对“暴力情侣” 。2013年，由刘心刚执导，黄觉、王子文、李媛等联袂主演的都市情感励志轻喜剧《棋逢对手》登录河北卫视、厦门卫视 ，在剧中饰演气质出众的职场达人桑可柔 。2014年，李媛《迷失曼谷》首演女鬼扮演电影中的灵魂人物—安晓晨，从一个时尚、大气、稳重、闪着光芒的设计总监到复仇女鬼 。2015年，李媛出演《滚蛋吧！肿瘤君》李媛在片中饰演熊顿“同居病友”兼“卤蛋”好姐妹 。同年，在时尚星秀年度星秀人物盛典的晚会中，获得了年度最具潜力女演员奖 。2016年，李媛出演陆可执导，杜江、薛凯琪、余心恬主演的都市奇葩喜剧《高跟鞋先生》，定档2.12上映 。4月3日电影《绣春刀·修罗战场》正式开机 。5月，凭借在电影《滚蛋吧！肿瘤君》中的出色表现获得了第三十三届大众电影百花奖最佳女配角候选提名 。参演的玄幻古装电视剧《仙剑云之凡》开播 。9月7日，李媛凭借《滚蛋吧！肿瘤君》中深入人心的夏梦一角，用实力拿下了“第20届华鼎奖最佳女配角”奖 。