1997年，五岁的李世荣在MBC儿童教育节目《亲亲》（뽀뽀뽀）中出道。同年，参演SBS电视剧《兄弟之江》。

1998年至2003年，参演MBC《大王之路》《乞丐王子》《礼物》《红豆女之恋》《回旋木马》《野蛮少女》、SBS《妈妈的女儿》《约定》《酒之国》等多部电视剧。

2003年9月，出演MBC大热历史剧《大长今》，在剧中饰演小今英一角而受到关注。

2004年2月，首次登上银幕，在喜剧片《九岁人生》扮演一位转学到乡下学校的爱打扮的首尔女生，并凭借此剧获得第12届春史大赏电影节童星赏；11月，主演由张圭成执导的喜剧片《女老师VS女学生》，饰演与女老师展开爱情战争的女初中生。

2005年，出演爱情家庭剧《姐妹海》，饰演童年时期的宋椿姬；同年，获得KBS演技大赏女子青少年演技赏。

2007年，与秋相美搭档主演亲情片《十三岁秀雅》，饰演典型的青春期少女秀雅。

2011年，出演根据真人真事改编的爱情剧《小伙子蔬菜店》，饰演池昌旭的妹妹韩太茵。

2012年，出演由金熙贞执导的神秘主义题材电影《青葡萄砂糖：17年前的约定》。

2012年，出演由李载东、朴才范合作执导的爱情剧《想你》，饰演朴有天的妹妹韩雅凛。

2013年，主演恐怖电影《恐怖故事2》；同年，与郭东延主演校园青春剧《青春期混合曲》，饰演南日高等学校成绩全校第一的杨雅英。

2014年1月，与李钟硕、朴宝英联合主演爱情喜剧片《热血青春》，饰演首尔来的转学生素熙 ；6月，与池贤宇、郑恩地联手主演爱情喜剧《Trot恋人》，饰演池贤宇的初恋朴秀仁。

2016年，主演OCN有线电视台侦探悬疑剧《吸血鬼侦探》，饰演毛躁性格的委托人、电脑黑客；同年，出演KBS周末剧《月桂树西装店的绅士们》，凭借该剧获得百想艺术大赏TV部门女子新人演技奖、KBS演技大赏女新人奖以及KBS演技大赏最佳情侣奖（with金显祐），褪去童星光环成功转型。

2017年6月，与尹施允搭档主演青春爱情剧《最佳的一击》，饰演女主角崔优胜；12月，出演tvN有线电视台奇幻剧《花游记》。

2018年，在电影《寿城池》中饰演女主角。

2019年，与池晟合作主演SBS金土剧《医生耀汉》饰演麻醉痛症科的住院医师姜诗英，轻松考上医学院并一直在大学里保持成绩第一的天才的实力派。

2020年3月，与俞承豪合作主演tvN悬疑奇幻剧《超能警探》，饰演天才犯罪侧写师韩善美。