2014年，入选上海市“高校特聘教授（东方学者）”跟踪计划。

2015年11月，任上海交通大学脑科学与技术研究中心执行主任。

2016年3月—2021年4月，任上海交通大学科学技术发展研究院副院长。

2017年，入选上海市“优秀学术带头人”。

2020年8月，任上海交通大学长聘教授、Bio-X研究院副院长。

2021年4月—6月，任上海交通大学心理与行为科学研究院副院长；7月，任上海交通大学心理与行为科学研究院执行院长；11月，当选为乌克兰国家工程院外籍院士。

李卫东的主要研究方向包括抑郁症；精神分裂症；智力发育迟滞；癫痫等神经精神疾病的发病机制；情绪、学习、记忆等基础问题的脑机制；此外还开展了对精神疾病患者及超常大脑人群的研究等，具体如下：

①负面情绪记忆及遗忘的神经机制研究。利用各种转基因模式小鼠、光遗传学、化学遗传学等技术，研究相关神经网络在负面情绪记忆及遗忘中的作用。还利用这些技术来研究声音、酒精、麻醉剂等刺激对大脑相关神经环路的影响。

②抑郁症发病机制及治疗手段研究。先后建立了模拟地震幸存者被困于建筑物中无法自由活动的状态而构建的24小时幽闭新型抑郁症小鼠模型。以及牙科噪声诱发小鼠抑郁模型，首次提示牙科噪音可能是造成牙医抑郁情绪障碍及自杀率高的主要因素。组织了中国抑郁症大型联合研究网络，集合领域内科学家们的力量为认识、治疗、监测抑郁症带来突破。实验室在研的抑郁症项目包括揭示候选基因及环境应激模型小鼠的抑郁症发病机制，以期寻找到抑郁症治疗药物、干预手段及抑郁代谢标志物。此外，还将从肠道菌群的角度，对抑郁症模型小鼠的发病机制加以研究。

③非人灵长类癫痫模型的建立及发病机制研究。利用该狨猴家系，通过遗传学、生理学、行为学、神经组织结构学等多个角度对其癫痫的发病机制加以研究。并通过引进该狨猴样本，建立原发性癫痫狨猴种质资源，为癫痫研究提供实验动物支持。

④学习记忆的表观遗传学研究。利用编码组蛋白去甲基化酶基因敲除小鼠，围绕组蛋白去甲基化修饰在小鼠学习记忆中的作用机制，利用小鼠行为学、电生理、分子生化等实验方法，结合最新的脑成像技术、实时神经元活动记录系统等先进技术手段，探索组蛋白去甲基化修饰在学习记忆中的调控作用。

⑤心理规律的脑机制研究。利用脑电、核磁和眼动等技术手段，研究人的行为心理学。关注人类知觉系统与动作系统在大脑的整合机制，以及这一整合失调如何解释和预测临床心理与精神障碍如成瘾、抑郁症等人群的认知功能障碍。还包括最强大脑的学习记忆分析和抑郁症人群的语音分析等。

李卫东发起并组建了上海交通大学“中国超级大脑研究中心”。

据2023年3月上海交通大学李卫东实验室网站显示，李卫东已在《神经元（Neuron）》《美国科学院院报（PNAS）》《细胞·干细胞（Cell Stem Cell）》《自然·通讯（Nature Communications）》等国际学术期刊发表脑科学研究成果70余篇，被引3000余次。

据2023年3月上海交通大学李卫东实验室网站显示，李卫东已申请专利10余项，获得授权发明专利4项。

李卫东讲授的课程有“神经生物学讨论课”“神经生物学”“脑的奥秘与精神健康”“大脑真相”“光遗传、透明脑和脑部影像技术的动物模型应用”“遗传发育与精神神经疾病”“分子生物学讨论课”“分子生物学”“遗传学与发育（英文）”等。

李卫东、杨国源共同指导培养的博士后木亚沙尔·买买提拉洪于2022年获得上海市“超级博士后”激励计划资助。

“李卫东在打造科技交流与国际合作的多样性平台中作出了一系列贡献。”（上海交通大学心理与行为科学研究院评）

“李卫东是中国国内顶尖青年科学家。”（《新民晚报》评）