1998年李同国在高中毕业之后随即加盟浦项制铁，随后的三年多时间他成为球队主力。2000-2001年曾被短暂租借到德甲球队云达不莱梅。

2003年因开始服兵役的李同国为韩国军队球队光州尚武不死鸟效力两年，2005年他重返浦项制铁。2007年1月李同国再次留洋，加盟了英超米德尔斯堡。

2008年夏天李同国回到韩国，加盟城南一和天马。2009年初他再次转会加盟全北现代，李同国帮助球队赢得首个联赛冠军奖杯，他自己也成为K联赛最佳射手。

2020年11月1日正式宣布退役。

1999年后因过多的比赛使其膝伤加剧，但在2000年亚洲杯中带伤上阵，以6粒进球荣获最佳射手。2002年韩日世界杯前，当时的荷兰籍主教练希丁克没有将李同国招入韩国国家队大名单，他也因此失去了和队友一起创造历史的机会。2006年，李同国因受伤让他不得不休战6个月，他也因此错过了德国世界杯。