2009年參演首部電視劇：改編自動畫片的青春勵志劇《加油網球王子》飾演左博；5月17日發行首張個人專輯《小先生》。2010年1月李易峯主演的電視劇《幸福一定強》播出，李易峯飾演陸森。10月29日發佈EP《那首歌》。2011年2月《幸福一定強》續集《幸福最晴天》播出，李易峯飾演項允超一角，並憑藉該劇獲得2011年國劇盛典最佳新演員獎。10月由李易峯、林依晨、陳柏霖主演的中國台灣愛情電影《戀愛恐慌症》上映，李易峯飾演崔艾倫，這是其第一部電影。2012年1月份李易峯主演的“幸福三部曲”系列之《幸福三顆星》播出；4月份在家庭倫理劇《真愛謊言》中飾演姜希宇；5月份在古裝懸疑電視劇《賞金獵人》中飾演男二號毓泰；8月在偶像劇《愛的蜜方》飾演陳立揚一角。
2013年10月份李易峯主演的電視劇《千金歸來》播出，李易峯飾演男主角“初戀男神”林皓。並憑藉該劇獲得國劇盛典最佳演繹偶像獎、樂視盛典最受歡迎男演員獎。2014年7月2日仙俠魔幻劇《古劍奇譚》正式播出，李易峯在劇中飾演男主角百里屠蘇，同時還演唱插曲《劍傷》、《劍心》。同年《小時代》電視劇版在網上熱播、《歡天喜地俏冤家》上檔央八；同年參與主演年代劇《活色生香》，擔任男一號寧致遠，並演唱片尾曲《心如玄鐵》簽約出演《盜墓筆記》中男主角吳邪。
《麻雀》是由金琛 、周遠舟導演，海飛編劇，李易峯、周冬雨、張魯一、張若昀、闞清子、尹正、李小冉[1] 聯袂主演的諜戰革命劇。該劇根據編劇海飛的原著小説改編而成，主要講述了陳深潛伏在汪偽特工總部首領畢忠良身邊，通過代號為“麻雀”委派的工作者祕密傳遞信息，成功“竊取”汪偽政府“歸零”計劃的故事。1940年3月，汪偽政府宣佈成立。侵華日軍在上海大肆搜捕抗日誌士，汪偽組建由前國民黨軍官畢忠良（張魯一飾）擔任處長的“特別行動處”為虎作倀。一直潛伏在畢忠良身邊，代號“麻雀”的中共黨員陳深（李易峯飾），與組織暫時失去聯繫。置身虎視狼顧的險境中，陳深信仰堅定，冒死營救上線“宰相”及抗日誌士。畢忠良老奸巨猾，雖與救命恩人陳深“情同兄弟”，卻對其產生懷疑，設重重陷阱步步緊逼。“宰相”犧牲後，陳深終於找到新上線“醫生”並受命拿到日軍代號為“歸零”的重要作戰計劃。陳深的昔日戀人徐碧城（周冬雨飾），與另一國軍情報人員唐山海（張若昀飾）假扮夫妻潛伏進特別行動處。
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