2009年，与廖凡、张译、杨烁合作主演抗战剧《生死线》，在剧中饰演宁守备团的上尉副官龙文章 <ref>[http://enten.163.com/photoview/0BOe0003/24277.html《生死线》人物介绍：龙文章（李晨饰）] ．网易．2016-04-07</ref> ；同年10月，凭借电影《极限救援》入围“第37届国际艾美奖 《咱们结婚吧》李晨“文艺男” 大黑牛带动票房 ．网易娱乐．2015-04-15[引用日期2015-04-22] ”最佳男主角奖 <ref>[http://ent.163.com/photoview/0BOe0003/24277.html 国际艾美奖提名公布 中国演员李晨角逐视帝 ．网易娱乐2015-07-24</ref> ；同年，与徐帆、张静初、陈道明合作主演灾难电影《唐山大地震》，在片中饰演女主角方登的弟弟方达   。

[[File:电影咱们结婚吧.jpg|缩略图|[https://gss2.bdstatic.com/9fo3dSag_xI4khGkpoWK1HF6hhy/baike/s%3D220/sign=99f2e255d262853596e0d523a0ee76f2/fc1f4134970a304e27bd385dd6c8a786c8175cfd.jpg 电影咱们结婚吧][https://baike.baidu.com/pic/%E6%9D%8E%E6%99%A8/7049/17759364/fc1f4134970a304e27bd385dd6c8a786c8175cfd?fr=lemma&ct=cover 来自大众网]]]2011年3月，凭借电影《唐山大地震》获得“第五届娱乐大典”年度电影飞跃人物大奖 ；同年，与李雪健、陶虹、奚美娟合作主演公益电影《杨善洲》，在片中饰演男主角杨善洲的得力助手周波 ；同年，与郑伊健、于波、周渝民合作主演古装电影《忠烈杨家将》，在片中饰演杨四郎，这是他首次出演古装电影 [34]<ref>[http://www.sohu.com/404.html《忠烈杨家将》性情杨四郎 李晨打戏膝盖积水 ] ．搜狐2016-04-07</ref> ；同年，与马伊琍、尤勇合作主演年代情感剧《风和日丽》，在剧中饰演刚毅正直、深情专一的军官刘世军 <ref>[[http://blog.sina.com.cn/beiwailichen《风和日丽》即将开机 李晨马伊俐首度合作] ．新浪2016-04-07</ref> ；之后，《北京青年》，在剧中饰演经济学硕士何东 。<ref>[https://v.qq.com/x/page/s0860lyxod2.html 赵宝刚新作《北京青年》开机 杜淳李晨姚笛加盟 ．我又．2016-04-07</ref>

2015年3月28日，其主演的都市情感剧《天使的城》在浙江卫视、江苏卫视播出，在剧中饰演热情仗义的出租车司机李飞翔 <ref>[43http://blog.sina.com.cn/beiwailichen 李晨乔振宇《天使的城》上演跳楼乌龙] ．新浪娱乐．2015-04-22</ref> ；同年4月2日，其主演的电影《咱们结婚吧》上映，在片中饰演热情奔放、敢爱敢恨的音乐专业生李想 ；<ref>[44http://en.163.com/photoview/0BOe0003/24277.html《咱们结婚吧》李晨“文艺男” 大黑牛带动票房 ] ；．网易娱乐．2015-04-22</ref>

同年8月5日，其主演的抗战剧《秀才遇到兵》在江苏卫视、北京卫视播出，在剧中饰演机智过人、满腹经纶的男主角龙千言 ；同年10月21日，其主演的《三个奶爸》在浙江卫视、深圳卫视播出，在剧中饰演男主角余峥 <ref>[45https://baike.sogou.com/v17564.htm?fromTitle=%E4%BA%BA%E6%B0%91%E7%BD%91 《三个奶爸》发海报 李晨陈赫田雷组团当爹] ．人民网2015-11-06</ref> 。2016年1月7日，与黄晓明、Angelababy、海清成为首批加入星光公益联盟的明星，并获得“推动公益影响”奖项 <ref>[46http://blog.sina.com.cn/beiwailichen 2015微博之夜落幕 微力成就卓越] ．新浪娱乐．2016-03-20</ref> ；之后，与，吴秀波、刘涛、张钧甯合作主演古装剧《军师联盟》，在剧中饰演魏文帝曹丕 <ref>[47http://ent.163.com/photoview/0BOe0003/24277.html 《军师联盟》开机 吴秀波李晨加盟三国史剧] ．网易娱乐,2016-11-14</ref> ；同年3月，获得“第18届华鼎奖”中国最佳电视剧男演员奖 [18] ；同年12月3日，获得“爱奇艺尖叫之夜”年度最受观众喜爱电视剧演员奖 <ref>[48http://ent.ifeng.com/a/20180930/43120666_0.shtml 谢娜否认离开湖南卫视 鹿晗身体好不穿秋裤(图)] ．凤凰网．2016-12-04</ref> 。2017年3月，被聘任为了中国电视艺术家协会演员工作委员会理事 <ref>[49http://blog.sina.com.cn/beiwailichen 资料：中视协演员工作委员会第二届组织机构名单 ] ．新浪．2019-04-13</ref> ；同年，执导并主演现代空战题材电影《空天猎》 ；11月22日，获得第14届MAHB年度先生盛典年度新锐导演奖 <ref>[50http://ent.ynet.com/2019/06/17/1887490t1254.html 第十四届MAHB年度先生盛典启幕 星光闪耀 ] ．北青网．2017-11-23</ref> ；12月，加盟中央电视台综艺频道的文博探索节目《国家宝藏》，担任“国宝守护人” <ref>[51http://ent.ifeng.com/a/20180930/43120666_0.shtml 王凯张国立为何愿意来 揭秘《国家宝藏》幕后故事] ．凤凰新闻．2017-12-04</ref> 。7日，继续出演古装剧《虎啸龙吟》 <ref>[52http://sy.cnhubei.com/2016/0806/322197.shtml 李晨曹丕领盒饭 《虎啸龙吟》来了近期不用担心剧荒了] ．湖北日报网．20172017-12-18</ref> 。2018年，与王千源、杨采钰等联合主演悬疑剧《七日·生》，在剧中饰演李晓宇 <ref>[53http://blog.sina.com.cn/beiwailichen《七日生》曝主演 李晨王千源杨采钰上演跨国营救] ．网易2018-06-29</ref> ；9月2日，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》发布，李晨位居第七名 <ref>[54http://ent.ifeng.com/a/20180930/43120666_0.shtml 中国影视明星社会责任研究报告发布：徐铮、关晓彤、李晨等进前十 ] ．凤凰网2018-09-03</ref> ；12月18日，获得中国时尚权力榜年度守望者大奖 。