1993年，李政宰因出演SBS电视剧《恐龙先生》而被人熟知。

1994年，他参与了KBS电视剧《感觉》的演出。之后进军大银幕，出演裴昶浩导演的电影《年轻男子》，凭借该片，他一举夺得了包括韩国青龙电影奖、韩国电影大钟奖、韩国百想艺术大赏在内的多个最佳新人的奖项。

1995年，李政宰出演了SBS电视台90年代的话题电视剧《沙漏情人》，在剧中饰演为女主角牺牲的保镖在熙，他也通过该剧获得了SBS演技大赏新人演技奖，以及韩国百想艺术大赏电视类最佳新人奖，成为百想史上首位包揽同届影视新人奖的演员。因为这部作品走红的李政宰却因为密集的日程而感到疲惫不堪，决定暂时离开演艺圈入伍。

1997年，李政宰在退伍之后进入了演艺事业的低潮期，不仅工作不顺利，经济上也出现了问题，所属事务所更不顾他的意愿，以单方面的契约接下了电影《火鸟》的演出。同年，为了磨砺演技，24岁的他报考了东国大学话剧电影系，并最终以硕士学位毕业。

1998年，他出演了李在容导演的电影《情事》，影片讲述了一个婚外恋的故事，曾被誉为韩国版的《失乐园》。在拍摄该片时，搭档李美淑给了他很多鼓励，帮助他走出了那段人生低潮期，李政宰也凭借此片获得了韩国青龙电影奖最佳男主角提名。

1999年，与郑雨盛合作的电影《日出城市》让他斩获了当年的韩国青龙电影奖、韩国电影评论家协会奖最佳男主角奖。之后，他又与沈银河合作了电影《李在守之乱》和《追访有情人》。

2000年，李政宰因和全智贤主演的科幻爱情片《触不到的恋人》，而被中国影迷认识。同年，他再次与李在容导演合作了电影《纯爱谱》。

2001年，他与李英爱合作的电影《礼物》仅首尔地区票房便达到48万观影人次。之后，搭档李美妍再度出演了裴昶浩导演的作品《黑水仙》。

2005年，李政宰携手张东健出演郭景泽导演的电影《台风》，并因此获得了韩国黄金摄影奖演技大赏和韩国电影大钟奖最佳男主角提名。

2010年，与全度妍合作的电影《下女》入围戛纳国际电影节主竞赛单元，李政宰也凭借该片获得了第31届葡萄牙奇幻电影节最佳男主角奖，并再度入围韩国电影大钟奖最佳男主角奖。

2012年，李政宰主演了由崔东勋执导的电影《盗贼同盟》，最终票房达1298万观影人次，位列韩国本土电影年度票房榜第一位。

2013年，李政宰与崔岷植、黄政民联手出演了犯罪黑帮电影《新世界》。虽然影片上映后因为脏话和暴力镜头被判定为19禁，但最终仍以468万观影人次收官，刷新了2013年韩国19禁电影的票房纪录。同年，与宋康昊合作电影《观相》，这也是他继2008年《妓房动乱事件》后时隔五年再次挑战古装片。该片观影人次达913万，排名韩国本土电影年度票房榜第三位。李政宰也凭借在电影中的表现，获得了韩国青龙电影奖、韩国百想艺术大赏、韩国年度电影奖最佳男配角奖，并第三次获得韩国电影大钟奖最佳男主角提名。

2014年，主演动作电影《顶级较量》，李政宰在片中上演高强度的动作戏，开机前接受训练时就已负伤，正式拍摄时情况进一步恶化，但他强忍伤痛完成拍摄后才接受手术治疗。

2015年，李政宰再度与崔东勋导演合作，搭档全智贤、河正宇主演电影《暗杀》，该片票房达1270万观影人次，位列韩国本土电影年度票房榜第二位，他也因此获得韩国釜日电影奖最佳男主角奖，和韩国青龙电影奖最佳男主角提名。

2016年，与郑雨盛共同创办经纪公司Artist Company。与李凡秀、连姆·尼森合作的电影《仁川登陆作战》上映，票房达704万观影人次，位列韩国本土电影年度票房榜第五位。同年，还搭档钟汉良出演中韩合拍电影《惊天大逆转》。

2017年5月，与吕珍九合作主演的电影《代立军》上映。

2019年2月，主演的悬疑惊悚片《裟婆诃》上映，饰演朴牧师；6月，李政宰睽违十年再次回归电视荧幕，搭档申敏儿主演JTBC政治题材电视剧《辅佐官：改变世界的人们》，饰演向着权力顶峰前进的议员辅佐官张泰俊。11月，主演《辅佐官2：改变世界的人们》，饰演曾为议员辅佐官，如今以国会议员身份华丽回归的张泰俊。