在深耕话剧的同时，李乃文也开始尝试向影视圈拓展，1999年他零片酬出演了电影《谁的谁心疼》，首次触电大银幕。2005年，李乃文在电视剧《动什么别动感情》中饰演网络作家“小李美刀”，开始在影视圈崭露头角。

2006年，李乃文迎来了自己首部主演的电影《爱情的牙齿》，饰演男一号魏迎秋。2007年，李乃文出演了冯小刚执导的电影《集结号》，在片中饰演爆破手吕宽沟。该片上映40天时间，收获了2.6亿元票房，李乃文也因此为更多人所熟知。

之后的几年里，李乃文在影视圈的发展越发顺利。2009年，他主演了中法合拍片《重来》，获得了中国国际青年影像季之2009-2010年度国际大学生影像节最受瞩目电影新人奖。该片在法国参加影展时，他还获得了法国媒体的赞誉和卡尔卡松市长授予的“城市荣誉勋章”，成为首个获得此勋章的中国演员。

2010年，李乃文的事业达到了一个新的高峰。这一年，李乃文主演现实主义题材影片《我是植物人》，获得第18届北京大学生电影节最佳电视剧电影男演员、第11届数字电影百合奖优秀男演员两个奖项。

之后的几年里，李乃文继续保持“高产”势头，在出演的几十部影视作品中，演绎了风格各异的“小人物”形象。2011年，李乃文在电视剧《借枪》中扮演了“国军卧底”杨小菊，因其连续塑造的“邪气”角色形象而给观众留下了较深的印象。2014年，他主演了《结婚前规则》，在剧中他饰演了“抠门老板”周凡，首次以时尚西装造型亮相，这一角色标志着他逐步向“都市型男”形象的转型。2016年，他在《老九门》中塑造了“狠人”半截李的形象，引发了观众的广泛关注和评论。2017年，李乃文与胡歌合作，在电视剧《猎场》中再度转换形象，饰演了“神秘”商人陈香。

2018年，李乃文在电视剧《爱情的边疆》中尝试了老年形象，饰演“宋绍山”。他凭借该剧提名25届上海电视节白玉兰奖电视连续剧最佳男配角。

同年，李乃文在电影《我不是药神》中扮演了一个“黑心”医药代表，这一角色的成功塑造让观众看到了他演技的多样性和深度。同样是在2018年，李乃文凭借在电视剧《恋爱先生》中饰演“恋爱专家”张铭阳一角，获得了第24届华鼎奖中国百强电视剧最佳男配角奖。

2019年，李乃文主演的电视剧《逆流而上的你》《精英律师》相继播出，并在出演了林楠执导的电视剧《黄金瞳》。同年，李乃文还参加了北京卫视明星跨界音乐真人秀节目《跨界歌王2019》，在第8期演唱了歌曲《失恋阵线联盟》《慢慢》。

2020年，李乃文首次挑战古装剧，在《大秦赋》中饰演李斯一角。其表演再次获得业界和观众的肯定，接连提名第32届华鼎奖中国古装题材电视剧最佳男演员，以及第31届中国电视金鹰奖最佳男配角。

2021年4月30日，李乃文参演的谍战片《悬崖之上》登陆影院，在片中饰演特务长官鲁明。同年，李乃文还在国家广播电视总局为庆祝中国共产党成立100周年而特别策划的电视剧电视剧《理想照耀中国》中亮相，在《秀才遇到兵》这一单元里，他饰演了苗石一角。

2022年李乃文在重大革命题材电视剧《数风流人物》中饰演陈独秀一角，生动展现了人物与革命战友李大钊重逢后的复杂情感变化，以及面对生活困境和家庭关系的种种挑战。同年，李乃文还与靳东携手出演了法治题材电视剧《底线》，在剧中他饰演陈涛。11月15日，李乃文主演的脱贫攻坚剧《山河锦绣》播出，在剧中扮演村支书赵书和，凭借剧中的表演，他在2023年荣获中央广播电视总台第1届中国电视剧“年度男演员”奖。

2023年9月15日，李乃文为电影《坚如磐石》演唱的推广曲《石头决定开花》上线。同月28日，李乃文出演的电影《坚如磐石》和《志愿军：雄兵出击》同日上映。其中在《志愿军：雄兵出击》中，李乃文饰演了志愿军副司令韩先楚。12月21日，李乃文主演的犯罪悬疑剧《三大队》播出，在剧中饰演宁州市局刑侦处二大队队长潘大海；12月29日，李乃文出演的喜剧电影《年会不能停！》上映，在该片中饰演执行副总裁徐云峰。

2024年2月6日，参演的电视剧《南来北往》播出；5月18日，领衔主演的电视剧《势在必行》开机；5月14日，参演电视剧《星星的故乡》播出；7月5日，参演的电视剧《音乐会》播出；8月3日，参加《2024斯诺克时尚之夜》；8月18日，主演的电视剧《前途无量》播出。9月3日，参演的电视剧《雪迷宫》播出。9月9日，特邀主演的电视剧《迎风的青春》播出。10月7日，参演的电视剧《人民警察》播出。11月15日，特邀出演的电影《胜券在握》上映。

2025年7月31日，参演的电影《731》上映。

李乃文与母亲都是中央戏剧学院毕业的，母子二人是相距33年的校友（母亲1960年入学，李乃文1993年入学）。李乃文走上表演这条路后，母亲的一些东西已经变成一种潜移默化的影响了，平时她会鞭策李乃文，在观看他的戏后，会把李乃文在台词等方面的好与不好都会说与他听。

生活中的李乃文喜欢跟普通人一样地铁出行，他对科幻小说也非常痴迷，不仅将《星球大战》全集都看过，而且还把《三体》看了两遍。

部分参考资料

2007年9月24日，为庆祝中国和以色列建交15周年，中国电影资料馆、上海电影资料馆、以色列驻华使馆和以色列特拉维夫电影资料馆联合举办首次以色列个人影展———“2007以色列影星吉拉·阿尔玛戈电影展”，李乃文与姚晨作为中国电影演员的代表，以影展大使的身份向中国观众推荐和介绍以色列电影。

2008年1月，与演员李琳共同参加猜题式节目《猜猜女人心》，为公益基金赢得2万元的捐款；5月，李乃文随电视剧《身份的证明》剧组连夜将药品送到成都抗震救灾指挥部，并当起搬运工去搬运急需药品；6月1日，汶川地震逝者图书《殇恸》义卖活动在第三极书局举行，童蕾、李乃文及王啸坤现场签名售书，通过义卖售出7200册，募得的7.2万元善款则全部通过中国青少年发展基金会捐献给灾区，用于建设希望小学。

2016年1月19日，出席由网易女人频道与联合国促进性别平等和增强妇女权能署共同举办的年度公益颁奖盛典“2015女性传媒大奖”；3月31日，李乃文化身“爱心天使”参加了一场关爱自闭症儿童公益活动，在活动上与孩子们一起画画，一起看鱼，为自闭症儿童带去温暖，并号召大家给这些孩子提供更多接触社会、展示自我的机会，帮助他们获得更好的人生；5月19日，出席第3届美动华人颁奖盛典，获得年度最具实力演员奖、海洋文化公益传播使者奖。

2017年4月11日，李乃文赶往北京某摄影棚拍摄关爱自闭症儿童公益T恤照，用行动去关爱自闭症儿童。2018年1月，李乃文与李梦、倪虹洁共同主演的由真人真事改编的公益短片《生活没那么可怕》上线播出，在片中饰演司机张小军，该片旨在呼吁关爱阿尔茨海默症患者。

2020年6月10日，参加精准扶贫公益纪实节目《我们在行动第五季》扶贫助农公益直播，与主持人陈蓉、演员阚清子等一同来到云南省丽江市宁蒗彝族自治县，为当地的特色农产品打call助力。

2021年12月29日，李乃文当选中国电视艺术家协会演员工作委员会执委。

李乃文演任何角色都能演得栩栩如生，出神入化，是位有实力的演员。用投资方的话来说，就是李乃文有一线演员的实力，却还缺乏好的片子来给他展示出色演技的机会。李乃文身上具有其他演员所不具备的小感觉，他潜在的爆发力会让人很惊奇，这恰好是电影《围剿》中人物最需要的东西，所以第一个念头就是找李乃文来演，没有考虑别人。而李乃文成熟知性的形象也正好符合了片中人物的要求，其精彩的表演为影片增色不少，亦展现了他的演技和在表演上的可塑性。（导演姬雨、潘境丞评）

李乃文因出演电视剧《动什么别动感情》而得到“小李美刀”名号。他不但演技精湛，话剧功底也殷实。通过电视剧《借枪》，让很多还不熟悉他的观众在短短数日之内，记住了这个长相不算俊秀，却魅力出众的大男人。李乃文塑造了许多荧幕形象，他是电视剧《钢的琴》里的“文艺父亲”陈桂林，《结婚潜规则》里的“抠门老板”周凡，《虎口拔牙》里的“爱妻达人”王天桥，《爷们儿》里的“另类爷们儿”刘全有。李乃文的“百变”形象，及塑造的各类角色，在其独树一帜的表演方式下十分鲜活可爱，其亦庄亦谐的表演风格深受观众喜爱。（《城市晚报》、搜狐、网易评）

在电视剧《80婚约》中，李乃文用他扎实的演技完美的演绎了这个角色。李乃文本身也是位现代新好男人，他爱家、爱生活、孝顺，向往平淡不折腾的婚姻生活。即使处在夹缝中也要有追求幸福的力量，在生活中李乃文也是充满幽默感的人，他精彩的表演也给这部戏带来了更多的喜剧效果。（网易娱乐评）

在电视剧《金水桥边》中，李乃文将孙光大这个角色塑造出鲜明的层次感：表面看起来老实憨厚，内在却是个不好惹的主儿，正直忠诚又狡黠聪慧，桀骜不驯中又有硬汉柔情，有时轴裡轴气，有时呆萌可爱——这个“智商高、情商低的农村小子”刚到北平的第一场抓贼戏就让人出乎预料却又充满喜感。虽然剧中李乃文饰演的孙光大是个不折不扣的“急性子”，但生活中的李乃文却是个十足的慢性子。（《北京晚报》评）