电影《集结号》、《唐山大地震》、《建党伟业》等，曾获第37届国际艾美奖最佳男主角及最佳电视电影两大奖项提名。2014年加盟大型户外竞技真人秀《奔跑吧兄弟》并出演电影版。同年参演大型古装电视剧《武媚娘传奇》，饰演李牧。同年主演电视剧《天使的城》。2015年主演的电影《咱们结婚吧》于4月2日上映。同年主演电视剧《秀才遇到兵》。9月30日李晨参演的电影《鬼吹灯之九层妖塔》上映。由陆川执导，姚晨、赵又廷、李晨、唐嫣、凤小岳等主演的3D奇幻冒险大片《九层妖塔》将于今日登陆全国院线。该电影改编自网络超人气小说《鬼吹灯》，电影不仅邀请外国著名特效师进行合作，更有强大读者基础，李晨此次在电影中饰演守陵人“王馆长”，不仅身份神秘聪明绝顶以“卤蛋头”造型惊喜亮相，并且与“新朋友”怪兽之间的“空气互动”也引发了网友阵阵热议。次电影的拍摄中，李晨也遇到很多挑战，在许多与怪兽的对手戏中需要凭空想象完成表情与动作，面对与空气进行互动的超高表演难度，李晨也直面挑战为大家带来亦师亦友的神秘“王馆长”。不仅如此，由于拍摄期间正好赶上李晨录跑男的时间段，为了配合导演光头的要求每天花三四个小时去化妆，当时炎热的天气也为表演增添了难度。当然，所有的付出都是有回报的，李晨看完电影的成片之后也表示到当初十分喜欢光头这个造型，更意犹未尽道：“为什么不多演一点儿，下次一定多给我点儿时间”。
李晨对自己的光头造型很满意，对怪兽也是“情有独钟”。《九层妖塔》里少不了打怪兽的情节，而身为“神秘人”的李晨也多次背后相助探险队成员，这期间也与想象中的怪兽产生了“感情”，大赞怪兽的特效制作十分逼真。电影中李晨突破自我的精彩演技与多人打造的怪兽强强联合，也成为一大精彩看点。“李晨当时拍的时候在录跑男，每次来的时候穿着撕坏的衣服就来了，硝烟未散就冲进了我组，在我组化妆拍摄匆匆忙忙就走了”，在接受采访中的陆川导演感慨拍摄的不易之路，也表示“大黑牛”李晨也为剧组付出了很多。而李晨在电影中打破“偶像光环”以光头造型亮相之后，就引发很多网友粉丝戏称到：“好大一颗卤蛋”。但“大黑牛”李晨为了更好的拍摄效果，也尝试了异于常人的表演。“头套总有接缝，其实有两层第一层把头发罩住，再把头套戴上去，每天有三四个小时，而且是夏天拍的，不能粘住演一会儿汗水就会从后面留下来，非常恐怖”，导演说。这其中的艰辛与汗水也令粉丝大呼心疼与不舍。
“我特别喜欢科幻和鬼神相关的电影，也会相信世界上有很多科学无法解释的事情。所以在接到剧本后非常开心，拍摄的时候也对成片充满了期待”。李晨说，由于片中大量特效都是后期加上去的，他们必须依靠想象完成很多动作和表情。例如王子墓塌陷那场戏，现场其实是空房间，身边全是小绿点和穿着特殊装备的演员，他就在只知道剧情后用脑补完成了拍摄，“因为我相信，所以能够想象出来，演起来也很过瘾，特别期待看到大银幕上这场戏”。至于网友津津乐道的“自行车基情戏”，李晨表示自己“很无辜”。原来剧本里写的是胡八一和王馆长一起走上台阶，并肩回望北京城，这个镜头就结束了，但是陆川表示希望王馆长带着胡八一骑自行车，当时李晨和赵又廷都很惊讶，但是导演坚持“那个年代的人都是这样”，两人只能硬着头皮拍了，李晨笑称：“那辆车其实很不好骑，很重而且没有刹车，所以我只能人工脚刹，拍的时候还挺新鲜的。”不过，李晨在《九层妖塔》中也给陆川提了一些点子，这对老朋友在交流中碰撞出了新的火花。如749局颜值担当唐嫣，就是李晨在客串过《何以笙箫默》后推荐给导演的。据悉，今日《九层妖塔》将在各大影院公映与大家见面，而相信李晨也将凭借生动形象的肢体动作与引人入胜的内心戏，令光头“王馆长”的形象深入人心。
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