1、2001年，李光洁主演由张黎执导的近代剧《走向共和》，在剧中饰演清朝第11代皇帝爱新觉罗·载湉，这也是他的首部影视作品。2002年，他还出演了都市爱情剧《各就各位》。

2、2003年1月23日，与焦晃、左小青合作出演古装剧《乾隆王朝》播出；同年，与邢佳栋合作出演的爱情剧《都市第五季》播出；此外，他还与王学圻、刘蓓等人合作主演了战争情感剧《军人机密》，在剧中饰演性格内向又非常倔强的张根生（贺仪生）。

3、2004年，与段奕宏、汤唯等人合作主演现代剧《红旗渠的儿女们》，在剧中饰演宁霄雅的同学肖风；同年，主演陈家林执导的古装剧《大清风云》，剧中饰演性格张扬、任性冲动、跋扈的豫亲王多铎，这也是他首次出演反派人物；10月15日，李光洁与归亚蕾、朱旭、斯琴高娃合作出演的抗争剧《沧海百年》播出；12月，与段奕宏合作主演的剧情剧《记忆的证明》播出，他在剧中饰演劳工夏明远。

4、2005年12月11日，主演的历史悬疑谍战剧《密令1949》开播，李光洁在剧中饰演机警、成熟的公安战士焦志新。

5、2006年，在爱情战争剧《特殊使命》中饰演地下工作者巩向光和巩渭平；同年，与张铁林合作主演古装传奇剧《北魏冯太后》，他在剧中饰演北魏文成帝拓跋浚。

6、2007年5月10日，主演的古装剧《越王勾践》播出，在剧中饰演敢于和勾践据理力争、也敢于挑战勾践的臣子范蠡；随后，在都市悬疑剧《柳叶刀》中饰外科大夫李肖一。

7、2008年，主演抗战剧《杀虎口》，在剧中饰演拥有浪漫主义情怀的革命战士白朗 ；9月24日，与刘烨合作出演现代剧《我们生活的年代》，在剧中饰演衣食无忧、性格乐观而开朗、重情重义的富少赵家乐。

8、2009年4月14日，出演的神话剧《宝莲灯前传》在央视八套的首播；同年，与舒畅联袂主演商战剧《无量天》，在剧中饰演看花坪山中的孤儿，后被陆秀萍收养后成为陆遥的弟弟郭乘风；9月4日，在谍战剧《谍影重重之上海》中饰演中共上海情报局人员向亦鹏 ；9月17日，与万茜、姚安濂联袂主演的抗日谍战片《浴血记者》播出，在剧中饰演热衷于报道真相，挖掘内幕，化笔为枪的上海有名娱乐记者冷言 ；10月30日，与郝蕾、高云翔合作主演的都市情感剧《当爱已成往事》播出，在剧中饰演亦正亦邪的卫国。

9、2010年4月6日，主演的都市情感剧《寻人启事》在沈阳电视台影视频道播出，他在剧中饰演外表强悍，却内心敏感，特别重感情的草根青年高原 ；7月22日，与王珞丹合作主演励志剧《杜拉拉升职记》播出，他在剧中饰演DB大客户部销售总监王伟 ；12月20日，与秦丽合作主演的年代情感剧《黄河古镇》播出，在剧中饰演孟岸的父亲孟祥河 ；同月27日，出演的年代情感剧《老马家的幸福往事》播出。

10、2011年与佟丽娅联袂主演都市情感剧《我的经济适用男》，李光洁在剧中饰演对爱执着的IT男陈启中；此外，他还参演了抗战剧《光荣使命》；同年，与谢霆锋合作出演青春励志剧《下一个奇迹》。

11、2012年3月12日，与王珞丹主演的爱情剧《山楂树之恋》在江苏卫视播出，同年，客串都市情感剧《北京青年》，饰演丁香念念不忘的前男友沈昌。2013年，李光洁与陈思成合作出演抗战剧《战神》。

12、2014年6月26日，与张歆艺联手演绎根据网络小说《第三种爱情》改编的都市纯爱电视剧《绝爱》播出，在剧中饰演外表俊美、个性孤傲冷漠，内心脆弱，浑身散发着迷人气质的痴情总裁林启正；8月，主演都市情感剧《酷爸俏妈》，在剧中饰演事业有成的装饰装潢公司老板孙大雷；同年11月，与张檬、倪大红等人合作主演都市情感剧《百炼成爹》；12月6日，出演的当代都市剧《团圆饭》播出，他在剧中饰演废柴大哥宋一达。

13、2015年1月15日，与殷桃、吴秀波合作主演的民国剧《大道通天》播出，在剧中饰演忠义商人吴皖忠 ；5月，客串搜狐网络剧《屌丝男士4》；同年8月，与朱丹、谢园合作主演情感剧《八九不离十》，在剧中饰演爱吹牛、好面子，在船厂工作的李善军；11月，与张睿、倪大红等人合作主演红色剿匪剧《林海雪原》，在剧中饰演有着“特级侦查英雄”称号，硬朗果敢，心思缜密的传奇英雄杨子荣。

14、2016年，出演奇幻喜剧爱情片《二代妖精之今生有幸》，在片中饰演妖界重要人物云中鹤。

15、2018年1月25日，与陈数、雷佳音等人合作主演的谍战悬疑剧《和平饭店》在浙江卫视首播，在剧中饰演破案无数，手腕强硬，性情难测，亦正亦邪的铁血警长窦仕骁；3月12日，主演的都市剧《梦想合伙人》播出，在剧中饰演魏文彬、贾磊的合伙人关晓春。

16、2019年7月16日，与刘昊然、宋祖儿等合作主演的古代传奇剧《九州缥缈录》播出，在剧中饰演东陆一代名将息衍；9月9日，与费启鸣、孙千合作主演的青春校园情感剧《我在未来等你》播出，在剧中饰演对人生不满的大学老师郝回归；9月23日，主演的年代剧《激情的岁月》在中央电视台综合频道首播，他在剧中饰演科研工作者王怀民。