1991年，参加KBS电视台演员培训班出道。1995年，参演第一部电影《是谁让我发疯》，获得大钟奖新人男演员奖。1999年，李秉宪与全度妍主演了由李荣宰执导的浪漫片《记忆中的风琴》。2000年，主演惊悚战争片《JSA安全地带》，获得第38届韩国电影大钟奖和第21届韩国电影青龙奖最佳男主角 。2001年，主演爱情片《情约笨猪跳》，获得第22届韩国电影青龙奖最佳男主角。

2002年，李秉宪与李美妍主演爱情惊悚片《中毒》，获得第23届韩国电影青龙奖最佳男主角。2003年，李秉宪与宋慧乔主演爱情片《真爱赌注》，饰演仁河，该片讲述爱情、友情相互纠缠竞争的故事，在韩国播出时收视率创下超过50%的纪录。之后他不再接拍过新的剧集，主力攻向电影市场 。

2004年7月，与崔智友主演了由张贤洙执导的《谁都有秘密》，饰演情场高手秀铉。8月，免费客串恐怖惊悚片《三更2》，饰演一个电影导演。2005年，主演了由金知云执导的动作犯罪片《甜蜜人生》，获得第42届韩国电影大钟奖和第26届韩国电影青龙奖最佳男主角，并得到踏上戛纳红地毯与荷里活签约的机会。

2006年，主演爱情片《那年夏天》，在韩国的票房未突破30万票房，获得第15届韩国春史电影艺术奖最佳男主角。同年，法国政府授予李秉宪法国文化艺术"骑士勋章"。2007年，与木村拓哉参演了由2001年日本电视剧改编的《英雄》，饰演韩国的一名检察官。

2008年7月，李秉宪与郑宇成、宋康昊主演了由金知云执导的动作冒险片《好家伙、坏家伙、怪家伙》，饰演坏家伙，此部影片向塞尔乔·莱翁内执导的西部影片《好的、坏的和丑的》致以敬意，该 片获得第29届韩国电影青龙最佳电影奖，李秉宪获得第29届韩国电影青龙奖最佳男主角第3届亚洲电影大奖最佳男配角。

2009年5月，与乔什·哈奈特和木村拓哉主演了由陈英雄执导的惊悚片《伴雨行》，饰演Shitao，此部影片耗资1800万美元。8月，与查宁·塔图姆和西耶娜·米勒主演了由斯蒂芬·索莫斯执导的动作片《特种部队：眼镜蛇的崛起》，饰演“忍者白幽灵”。

2010年3月，与韩彩英主演了由李再奎执导的爱情片《流感》，饰演可以随意穿越时空的神秘角色“W”。8月，与崔岷植主演了由金知云执导的犯罪惊悚片《看见恶魔》，该片讲述的是以杀人作为人生乐事的连环杀人魔崔岷植，与决心为死去的未婚妻报复的李秉宪之间展开对决的故事，获得第29届布鲁塞尔国际奇幻电影节竞赛单元的金乌鸦大奖，李秉宪获得第31届韩国电影青龙奖和第47届韩国百想艺术大奖最佳男主角。

2011年，与柴崎幸、香川照之参演《外交官黑田康作》，在剧中担任黑田康作的老朋友、情报提供者约翰。2012年，与柳承龙主演历史片《光海,成为王的男人》，饰演朝鲜国王，获得第49届韩国电影大钟奖、第33届韩国电影青龙奖和亚太影展最佳男主角。

2013年3月，与布鲁斯·威利斯、雷·史蒂文森等主演了由朱浩伟执导的动作片《特种部队：全面反击》，饰演“忍者白幽灵”，讲述了特种部队“G.I.Joe”在恐怖组织“眼镜蛇”部队的阴谋下陷入生死攸关的危机。11月，参演动作喜剧片《赤焰战场2》。2014年，与阿诺德-施瓦辛格出演动作片《终结者5》。

2015年，李秉宪确定加盟好莱坞惊片《Beyond Deceit》，该片讲述了与制药公司不正之风对抗的律师突然被诬是杀人犯后引发的一系列故事，由安东尼·霍普金斯、阿尔·帕西诺等联袂出演，李秉宪的角色尚未公开。4月23日，李秉宪经纪公司BH娱乐方面公开了李秉宪将出演《尖峰时刻4》的消息，并透露李秉宪确实将与吹牛老爹进行合作。8月，出演翻拍自1960年版的同名影片的动作西部片《豪勇七蛟龙》。12月，出演犯罪动作片《Master》，在该片中饰演思维缜密巧言善辩的诈骗事件发起头目金会长。

2016年，李秉宪和孔孝真合作主演爱情片《单身骑手》，并搭档饰演夫妻。2月29日，李秉宪作为颁奖嘉宾出席第88届奥斯卡金像奖颁奖典礼  。6月3日，李秉宪凭借作品《局内人》获得第52届韩国百想艺术大赏最佳男主角2017年，主演电影《那才是我的世界》。主演金恩淑编剧的新作《Mr.Sunshine》。

2019年5月1日，凭借电视剧《阳光先生》获得第55届韩国百想艺术大赏电视类最佳男主角奖。李秉宪电影《长白山》将于12月在韩国正式上映