李晨成长于一个父母离异的家庭环境，家中还有一个比他年幼十八岁的妹妹。他的母亲籍贯是浙江台州。早在小学五年级的时候，李晨便初次接触了影视表演，在电影《赖宁的故事》中获得了一个小角色，由此开启了他与银幕的早期缘分。
一九九七年，当时年仅十九岁的李晨刚刚踏入艺术学院的大门，尚未接受系统性的表演训练，便凭借其清新自然的形象与潜力，在数千名候选者中崭露头角，获得了校园青春剧《十七岁不哭》中男主角简宁一角的出演机会，由此正式开启了他的演艺生涯；同年，他还与颜丹晨、张超、炀姿白云等演员共同主演了青春题材的剧情电影《花季·雨季》，在片中他生动塑造了那位热爱运动、擅长篮球的体育委员王笑天，进一步展现了其表演的可塑性。一九九九年，李晨的演艺事业迈出了重要一步，他与王志文、李幼斌、陈牧扬等资深演员合作，参演了警匪题材电视剧《刑警本色》，在剧中他饰演梅莉的弟弟梅英，值得一提的是，这也是他首次与演员段奕宏在同一部作品中合作，为其积累了宝贵的表演经验。进入二零零三年，李晨的戏路进一步拓宽，他与李小璐、孙一理携手主演了清宫背景的电视剧《十三格格》，在剧中他饰演了与十三格格青梅竹马、并始终深情守候的男主角七贝勒，其古装扮相和情感演绎给观众留下了印象。到了二零零五年，李晨又参与了刑侦剧《一针见血》的拍摄，与刘烨、左小青、黄觉等演员合作，在剧中他饰演了女主角樊丹的弟弟樊东，通过这个角色，他继续磨练演技，逐步在影视行业中站稳了脚跟。
在2006年，李晨与王宝强、陈思诚、段奕宏等演员共同合作，出演了青春励志题材的电视剧《士兵突击》。他在剧中成功塑造了少校吴哲这一角色，将其坚持原则、怀抱希望且乐观向上的性格特点生动地展现出来。同年，他还参演了由张涵予、邓超、廖凡等主演的战争电影《集结号》，在片中饰演了认真负责的解放军干事刘干事，进一步拓宽了自己的表演领域。进入2007年，李晨与罗德元、黄轩、郑罗茜合作，主演了剧情电影《地下的天空》，他在片中化身为矿工宋大明，以质朴的表演刻画了底层劳动者的形象。2008年，李晨与葛优、邬君梅、段奕宏联袂出演了桃色喜剧电影《桃花运》，他所饰演的酒店厨师关祥性格老实善良，甚至带点憨傻的气质，与宋佳饰演的角色在片中演绎了一段情感故事。同年6月，李晨凭借其在电影《极限救援》中的出色表现，荣获了“第11届上海电影节传媒大奖”最具潜力新人奖，这标志着其演技获得了业内的初步认可。紧接着在同年9月，他与王斑、嵇波、李东翰合作主演的警匪悬疑剧《绝密押运》正式播出，李晨在剧中饰演了一位80后押运兵陶涛，展现了年轻军人的勇敢与担当。2009年，李晨再次投身抗战题材，与廖凡、张译、杨烁合作主演了抗战剧《生死线》，他饰演的宁守备团上尉副官龙文章，彰显出军人的坚毅与智慧。同年10月，他凭借电影《极限救援》中的精湛演技，成功入围了“第37届国际艾美奖”最佳男主角奖，在国际舞台上崭露头角。也是在这一年，李晨与徐帆、张静初、陈道明等实力派演员合作，主演了灾难电影《唐山大地震》，他在片中饰演了女主角方登的弟弟方达，细腻地呈现了灾难背景下的人物情感。2010年，李晨的演艺事业迎来了新的突破，他与刘烨、陈坤、张嘉益合作，主演了历史题材电影《建党伟业》，并在片中挑战饰演了历史人物张国焘，这是他首次尝试演绎真实历史人物，展现了其驾驭复杂角色的能力。同年，他与宋佳、杨立新、霍思燕合作，主演了家庭情感剧《风车》（原名《我和我的小姨》），在剧中他饰演的男主角梁尘为人真诚、重情重义，给观众留下了深刻印象。此外，他还与陈思诚、张译、杨幂合作，主演了都市情感剧《北京爱情故事》，在剧中饰演性格温和、淡泊名利的男主角吴狄，并且在此剧中，李晨还首次担任了监制一职，涉足剧集制作的幕后工作。同年10月，他出版了个人首部文学作品《晨光倒影》，展现了其在写作领域的才华。2011年3月，李晨凭借电影《唐山大地震》中的表现，获得了“第五届娱乐大典”年度电影飞跃人物大奖，肯定了其在电影领域的快速成长与进步。同年，他参与主演了公益电影《杨善洲》，与李雪健、陶虹、奚美娟等演员合作，在片中饰演男主角杨善洲的得力助手周波，以真挚的表演传递了正能量。此外，他还首次涉足古装电影领域，与郑伊健、于波、周渝民合作主演了古装电影《忠烈杨家将》，在片中饰演杨四郎一角，为其表演履历增添了新的类型。同年，在年代情感剧《风和日丽》中，他与马伊琍、尤勇智合作，饰演了刚毅正直、用情专一的军官刘世军，塑造了一个深情而富有责任感的形象。之后，李晨还出演了由著名导演赵宝刚执导的都市情感剧《北京青年》，在剧中饰演了拥有经济学硕士学历的角色何东，进一步丰富了其现代都市人物的塑造谱系。
二零一二年，演员李晨在演艺事业上取得了多方面的进展。他先是与张译、高捷、张殿伦等演员共同主演了一部近代革命题材电视剧《好家伙》，在剧中他成功塑造了时光这一角色，该角色是剧中帮派头目屠先生精心培养的接班人，展现了他处理复杂人物的能力。同年八月，李晨凭借其在电影《唐山大地震》中的出色表演，获得了业界的重要认可，即“第三十一届大众电影百花奖”最佳男配角奖的提名，这标志着其演技受到了专业奖项的肯定。进入二零一三年，李晨的戏路进一步拓宽，他先是与霍思燕、于越、杜江合作，主演了一部当代励志剧《草帽警察》，在剧中他饰演的男主角刘五四是一个心地善良、性格温和且为人稳重踏实的角色，获得了观众的喜爱。同年，他又涉足医疗题材，与靳东、潘虹、高鑫等联袂主演了医疗剧《到爱的距离》，在剧中饰演普外科主任李睿，展现了专业领域的职业形象。此外，他还在由刘烨、陈宝国领衔主演的近代战争剧《北平无战事》中客串出演了齐慕堂一角。在电影方面，他同年与蓝盈莹、李郁文合作主演了一部微电影《致父亲》，在片中饰演身为摄影师的男主角王浩然。同年八月二十九日，李晨的工作范围扩展至综艺领域，他远赴美国参与了由搜狐视频制作的音乐旅行真人秀节目《唱游天下第二季》的拍摄工作。 二零一四年，李晨更多地出现在综艺舞台上，他参加了浙江卫视推出的大型户外竞技真人秀节目《奔跑吧兄弟》的录制，凭借其在节目中的表现获得了广泛关注。与此同时，他还参与了《奔跑吧兄弟》电影版的演出。在影视剧方面，他同年与范冰冰、张丰毅、李治廷等合作，主演了古装宫廷剧《武媚娘传奇》，在剧中饰演女主角武则天青梅竹马的恋人李牧，演绎了一段深情的古典爱情故事。同年九月，他在播出的电视剧《美人制造》中饰演了历史人物袁天罡。二零一五年，李晨持续活跃于电视荧屏，其主演的都市情感剧《天使的城》于三月二十八日在浙江卫视和江苏卫视同步播出，他在剧中饰演了一位热情仗义的出租车司机李飞翔。四月二日，他主演的电影《咱们结婚吧》登陆院线，他在片中饰演了一位热情奔放、敢爱敢恨的音乐专业学生李想。八月五日，其主演的抗战题材电视剧《秀才遇到兵》在江苏卫视和北京卫视播出，他饰演了机智过人、满腹经纶的男主角龙千言。十月二十一日，其主演的另一部电视剧《三个奶爸》在浙江卫视和深圳卫视播出，他在剧中担纲男主角余峥。 二零一六年年初，李晨在公益领域也做出了贡献，他与黄晓明、Angelababy、海清一同成为首批加入星光公益联盟的明星成员，并因此获得了“推动公益影响”奖项，体现了其社会责任感。在演艺工作上，他随后与吴秀波、刘涛、张钧甯等合作，主演了古装剧《大军师司马懿之军师联盟》，在剧中挑战了魏文帝曹丕这一历史帝王角色。同年三月，他的演技再次获得奖项肯定，荣获“第十八届华鼎奖”中国最佳电视剧男演员奖。十二月三日，他又在“爱奇艺尖叫之夜”盛典上获得了年度最受观众喜爱电视剧演员奖。二零一七年三月，李晨在行业内的专业身份得到提升，被聘任为中国电视艺术家协会演员工作委员会理事。同年，他尝试了导演工作，执导并主演了现代空战题材电影《空天猎》，展现了其幕后创作能力。十二月，他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”，致力于传播传统文化。同月七日，他继续出演了古装剧《虎啸龙吟》。二零一八年，李晨与王千源、杨采钰等演员联合主演了悬疑剧《七日生》，在剧中饰演李晓宇。九月二日，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》发布，李晨在榜单中位居第七名。十二月十八日，他在时尚领域也获得认可，荣获中国时尚权力榜年度守望者大奖。 在二零二零年至二零二一年期间，李晨参与了众多综艺节目、电影和电视剧的演出，保持了高曝光度。他成为了浙江卫视综艺节目《王牌对王牌第五季》中“守护天使队”的固定成员。在影视作品方面，他参演了多部电影和电视剧，包括《八佰》、《中国医生》、《我和我的家乡》、《超越》、《1921》等。此外，他还以助阵嘉宾的身份参与了《乘风破浪的姐姐》的成团之夜，并出席了包括《百度好奇夜》和浙江卫视跨年晚会在内的多个重要晚会和活动。进入二零二一年，他继续作为常驻成员参与浙江卫视的户外竞技真人秀节目《奔跑吧第九季》和《奔跑吧·黄河篇第二季》，并官方宣布加盟浙江卫视的跨年晚会。同时，他还在电影《零度极限》和电视剧《云南虫谷》中进行了特别出演。 从二零二二年到二零二四年，李晨继续在电视、电影和综艺等多个领域保持活跃。他参与了多部电影的拍摄，例如《长津湖之水门桥》、《万里归途》、《荒原》等，并在一些电视剧中进行了特别出演，如《冰雪尖刀连》和《大唐狄公案》。在综艺方面，他加盟了多个节目，例如《奔跑吧第十季》、《奔跑吧特别季》、《奔跑吧•共同富裕篇》等。李晨还涉足了音乐领域，参与演唱了北京冬奥会推广音乐短片《一起向未来》以及中国电影华表奖主题推广曲《光辉》。此外，他还主持了第四届海南岛国际电影节闭幕式颁奖典礼。在此期间，他获得了新浪二零二二微博电影之夜盛典颁发的“年度突破演员”荣誉，并担任了ReelFocus真实影像计划“新血盛典”的终审评委会成员，体现了其在行业内的专业影响力。 二零二四年，李晨的演艺行程依然密集。四月十九日，他参加的户外竞技真人秀《奔跑吧第十二季》播出。五月一日，他参演的电影《穿过月亮的旅行》播出。六月八日，他参加的综艺节目《冠军请指教》播出。七月十日，他主演的电影《传说》正式上映。八月十六日，他参加的真人秀节目《小小骑士一起冲》在江苏卫视播出。十月一日，他出演的电影《749局》上映。十月十四日，他参演的电视剧《上甘岭》播出。十一月二十三日，他参加的节目《奔跑吧·茶马古道篇》播出。十二月七日，他主演的电影《孤星计划》上映。十二月八日，他参演的综艺节目《奔跑吧·阿克苏阿拉尔》播出。十二月三十一日，他参加了《2024—2025浙江卫视跨年晚会》，并与陈冰等艺人一同演唱了歌曲《当》。 进入二零二五年，李晨的活动持续不断。一月一日，他参加的综艺节目《加康加年味第三季》播出。一月二十九日，他参演的电影《蛟龙行动》上映。二月三日，他主演的电视剧《六姊妹》播出。四月二十五日，他参演的综艺节目《奔跑吧第九季》播出。七月十二日，他出演的刑侦题材电视剧《扫毒风暴》播出。八月三十日，他出演的电影《蛟龙行动（特别版）》上映。九月十六日，他参演的电视剧《阵地》播出。九月二十六日，他参加的综艺节目《快乐趣吹风》播出。九月三十日，他参演的电影《志愿军：浴血和平》上线。十一月二十二日，他参加的节目《奔跑吧·天路篇》播出。十二月二十日，他参加的综艺节目《菜鸟与大鱼》播出。十二月三十一日，他参加的《2025-2026浙江卫视跨年晚会》播出，并在其中表演了《最美的太阳》。 二零二六年一月二十三日，李晨参加的综艺节目《加康加年味第四季》播出，为其持续丰富的演艺事业再添一笔。
在李晨年幼的时候，他的家庭便经历了一次重大的变故，他的父母因故选择了离异。作为家中的长子，李晨很早就承担起了更多的责任。在他的成长过程中，家庭结构又有了新的变化，他迎来了一个比他小了整整十八岁的妹妹，这使得他在家庭中的角色变得更加复杂而重要。
一九九七年，李晨与女演员牛萌萌因共同出演电视剧《十七岁不哭》而相识，在长期的合作与相处中，两人逐渐互生情愫，建立起一段恋情，但这段关系最终未能持续，以分手告终。二零零二年，李晨与李小璐在拍摄作品《十三格格》时首次合作，两人在戏中默契配合，戏外也因频繁接触而擦出火花，他们的恋情随之被媒体与公众所关注。为表达对这段感情的重视，李晨更是在自己大腿上刺下一个“璐”字，以此作为情感的见证。后来面对外界多次询问，李晨曾坦言：“不说并不代表忘记”，言语中流露出对过往的复杂心绪。二零零七年，李晨通过参与相亲类节目《为爱向前冲》结识了新生代女演员赵卓娜，两人在节目互动中产生好感并开始交往，可惜这段缘分同样未能修成正果，最终悄然结束。二零一一年，李晨在一次朋友聚会中遇见了迪丽娜尔，双方彼此吸引，感情迅速升温，甚至一度传出即将登记结婚的消息，然而这段关系仅维持到次年便宣告终结。二零一三年九月十日，张馨予首次就与李晨的分手事件发表公开声明，对此，李晨的经纪人刘先生向媒体回应称：“两人已经分手，双方都是受害者，没有什么更多可以透露的。”二零一五年五月二十九日，李晨与范冰冰正式对外公开恋情，成为当时备受瞩目的明星情侣。二零一七年九月十六日，在范冰冰迎来三十六岁生日之际，李晨精心策划求婚并成功获得对方应允。然而这段感情并未走向婚姻，二零一九年六月二十七日，范冰冰通过个人社交平台宣布与李晨分手，两人长达四年的恋情至此画上句号。
李晨身上展现出一种典型的理科生特质，他不仅思维睿智、逻辑清晰，而且性格阳光开朗，待人接物时总是充满亲和力，行事作风又显得格外沉稳可靠。他的五官轮廓分明，线条硬朗而英气，眉宇间透着一股自信与坚毅，再搭配上他那健康的小麦肤色，更显得阳刚之气十足，充满了成熟男性的独特魅力。