2004年，在電視劇《花王仙女》中飾演尹初媛，獲得百想藝術大賞最佳女新人獎。 2005年，3月出演電視劇《綠薔薇》的女主角吳秀兒，真誠的演技為以後的道路打下了基礎；12月在洪氏姐妹編劇、全基尚導演的韓劇《我的女孩》中飾演活潑可愛的周幼琳，獲封“韓版小燕子” 。該劇憑藉精彩的劇情被各國各大電視台引進，李多海也因此人氣大漲。2007年，在《Hello，小姐》中飾演良宗家女子李秀荷。 2008年，為求突破在《不汗黨》中飾演眼淚女王金達萊，可惜收視率不高。同年8月在《伊甸園之東》中變身為野心女，又讓觀眾重新認識了李多海。暫且拋開她半途辭演風波的諸多猜測，與其在大牌雲集的陣容中等待被分配，不如像李多海一樣勇敢的選擇退出。 2010年，首次出演古裝歷史劇《推奴》，飾演一個命運如春香般的女子，雖然身為女奴，但卻果斷勇敢、靚麗可人。《推奴》自開播以來收視率一路飆升，佔據着水木劇收視冠軍的位置 。同年李多海成為韓國宣傳短片《一日物語》的女主角。2011年，在MBC月火劇《再見雷普利小姐》中飾演張美里。張美里本來只是一個陪酒小姐，卻靠偽造學歷謊稱東京大學畢業而逆轉了人生。談及這個為求成功而重複謊言的角色，李多海認為這個女人時而可恨時而可憐，“世上既有像蒲公英般素雅易親近的花，也有像玫瑰那樣有着讓人看過之後難以忘懷的華麗之花，而張美里就是既帶刺卻又引人注意的女人。”李多海在劇中尺度大開，牀戲、赤腳奔跑在日本市內，絕望飆淚等；造型也多變，日本酒家女裝、深V短裙、優雅OL裝、還有紅色假髮和緊身衣，連李多海自己也感歎“這是我出道以來最大膽的演出！”
2012年，搭檔鄭元暢主演內地偶像劇《愛的蜜方》，飾演帶着侄子堅強生活並走上廚師之路的喬之夏。學習了七年中文的水平讓她基本對話相當流利，劇中完全自己唸對白。李多海表示“在中國就像在自己的國家一樣親切。”2013年，在KBS的諜戰劇《IRIS2》中，飾演一個日常生活中大大咧咧但執行任務時冷酷嚴謹的nss特工。2014年，搭檔李棟旭主演MBC週末劇《Hotel King》，這是兩人繼2005年《我的女孩》後再度合作。李多海發表終映感受：雖然阿莫奈感情戲很多，但卻是給我帶來了很多幸福感的角色。電視完後，身為阿莫奈的時光應該成為我珍貴的回憶，也謝謝工作人員和喜歡HK的粉絲們。2015年，參演都市浪漫愛情喜劇《最佳情侶》飾演女主角葉歡迎。2016年，出演中國電視劇《我的女神我的媽》的女主角，同年，客串中韓合拍電視劇《相愛穿梭千年2》。
張赫：“我認為好像是因為婢女這一角色在電視中可能有些部分不太合適才產生了些不盡人意的地方。“我是很難如何説些什麼的”，“李多海仍在非常努力地進行拍攝”，“單獨來看李多海的話，真的是非常努力非常積極和細心的演員”。拍IRIS2前，女演員由於本身的身材型導致扎馬步時屁股是往外翹，所以女演員比男演員更辛苦，但李多海每天都去學校堅持練習糾正姿勢，到開拍前姿勢已經正確了。之後把武術老師都逼瘋了，因為她開始真的打對手了。真的是一個非常刻苦努力的女演員。
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