2013年7月11日，李心艾主演周杰伦执导的爱情歌舞作品《天台爱情》上映，在剧中饰演浪子膏的梦中情人、广告天后李心艾，并且演唱了电影的插曲《快门慢舞》，从而正式步入娱乐圈。

2014年，与景甜、张哲瀚等合作主演古装爱情喜剧《班淑传奇》，李心艾在剧中饰演名门扶柳侯寇氏之女寇兰芝；之后，出演于正工作室出品的古装单元剧《美人制造》的第四单元“不老传说”，在剧中饰演希望能令楚王明白爱的真谛而冒充楚王妃的诸葛小仙。

2015年，李心艾主演由何东兴执导的民国奇情虐恋戏《恋恋阙歌》，在剧中饰演性格单纯任性且义无反顾爱上了军阀之子钟天耀的秦可情；7月3日，与张翰、张俪等合作主演校园记忆惊悚电影《张震讲故事之鬼迷心窍》上映，她在影片中饰演了一个内心强大的女汉子念念；同年，由何炅执导的青春校园电影《栀子花开》上映，李心艾在片中饰演女主角寝室中的室友高美雪；12月21日，其与毛俊杰、朱梓骁、郝泽嘉合作主演的都市青春励志剧《花火》在浙江卫视首播，而她在剧中饰演初入职场便惨遭霸道总裁修理的职场菜鸟魏微。

2016年11月11日，与唐嫣、罗晋、吴建豪、毛晓彤等合作主演的古装剧《锦绣未央》在北京卫视、东方卫视联合首播，她在剧中饰演家世显赫、自负自傲、自私冷酷的京城第一美人李长乐。

2017年，主演赖水清执导的古装电视剧《花谢花飞花满天》播出，其在剧中饰演静若处子动若脱兔的倾城公主；6月27日，和于磊合作主演的魔幻网剧《终极西游》杀青，李心艾在剧中饰演温柔甜美的舞蹈教师唐柔。11月21日，参演古装魔幻剧《九州·海上牧云记》，在该剧中饰演和术红玲。