2003年参加第四届中国金鹰电视艺术节电视新秀大赛，最终获得总分亚军和最受观众欢迎女演员奖 。之后客串出演滕文骥执导的传奇爱情剧《末代皇妃》，自此开始演艺事业。12月在江珊、黄磊主演的历史年代剧《月牙儿与阳光》饰演梅家小姐。2004年在王坪执导的悬疑剧《黑蚂蚁》中饰演被人谋杀的女性张秋燕。2005年在赵薇、邱琦雯、陈宝国主演的民国家庭剧《京华烟云》中饰演和木兰一起被拐卖的小姑娘暗香 。2006与蔡少芬、焦恩俊主演古装武侠剧《泪痕剑》，在剧中饰演刁蛮歌女小镰 。同年与韩雯雯、潘粤明主演婚恋伦理爱情剧《幸福不拒绝眼泪》，在剧中饰演大专毕业的售楼小姐麦子 。 2007年与黄圣依、杨子共同主演励志偶像剧《凭什么爱你》，在剧中饰演性格爽朗直率的都市白领欧多多 。2008年客串出演古装玄幻仙侠剧《王屋山下的传说》，在剧中饰演野兔精。同年与倪大红、赵柯共同主演美食题材电影《味道男女》，在片中饰演壹品楼的女服务员黄蓉蓉。2011年1月领衔主演涉案刑侦剧《下一个受害者》 。 2012年参演巍子、姚笛联袂主演的年代战争剧《光荣大地》，在剧中饰演日本女特务田中彩子。同年接拍微博喜剧《客服很忙》，在片中饰演王丫米 。2013年参演古装爱情剧《天仙配后传》，在剧中饰演天庭三公主 。2014年出演庞好执导的家庭情感剧《二胎》。2015年11月李奕娴完成电影《失落的魔方》的拍摄工作，在片中饰演兼具智慧与美貌的律政俏佳人 。