李沁出道之後詮釋了眾多美麗的角色。鄰家女孩般可人的氣質，清純靚麗的白皙外形，加上科班出身的紮實演技，讓年紀輕輕的她獲得了令人羨慕的機會。而李沁纖細的身體裏，也總能爆發出強大而驚人的能量，無論是在《璀璨人生》，還是在《花開半夏》裏，她都有讓人震撼的表演。李沁憑藉在《極品新娘》中清新脱俗、俏皮可人的氣質被網友贊為“90後版小燕子”。劇中的她刁蠻活潑，純熟的演技和身上濃烈的青春氣息，非常符合現代觀眾的審美標準，大有青出於藍而勝於藍之勢。在都市勵志劇《千金歸來》中，李沁與李易峯的“清風組合”被稱為2013年最佳熒幕情侶之一。而瓜子臉型，纖細身材和清新靈動的氣質則讓李沁獲得了古裝美女的稱號。2010年，李少紅版《紅樓夢》正式播出，李沁則憑藉對少年薛寶釵的演繹獲得了南方影視盛典金南方年度最受媒體關注獎和金南方年度最佳新人獎
此後，李沁與眾多藝人共同出演了中國共產黨建黨90週年獻禮片《建黨偉業》，並在片中飾演了為無產階級事業慷慨就義的楊開慧。2011年，李沁主演了革命動作懸疑片《落難神偷》；同年10月，李沁主演的革命歷史劇《將軍日記》在央視一套播出；隨後；她還與林申、楊洋、張嘉倪聯袂主演了根據九夜茴同名小説改編的都市青春言情劇《花開半夏》。2012年，李沁與林申搭檔主演的現代家庭情感劇《守望的天空》播出，劇中李沁飾演了堅韌不拔且積極樂觀的女主角葡萄。同年，李沁還與魯敏宇、葉項明、弦子等人合作主演了中韓合拍是時尚偶像喜劇《有效期限愛上你》；此外，她還出演了家庭情感輕喜劇《保衞孫子》。
2013年，李沁與何潤東、闞清子、張勛傑聯袂主演了都市情感勵志劇《璀璨人生》，隨後，李沁還與李易峯、李威、趙文瑄等人合作主演了都市女性復仇劇《千金歸來》2015年，李沁與劉亦菲、吳亦凡、金世佳等人聯袂了主演青春愛情電影《致青春·原來你還在這裏》，並在片中飾演了與男主角程錚青梅竹馬且對其一往情深的美麗女孩孟雪。2016年，李沁先是與angelababy、井柏然等人合作主演了都市奇幻愛情片《微微一笑很傾城》，並在片中飾演了清純可人的校園第一美女孟逸然。
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