在2016年，李俊霆参与了由金晨与陈赫共同主演的古装剧《极品家丁》的演出，由此正式开启了其演艺生涯。随后在2017年，他受邀参加了湖北卫视综艺节目《风语日记》的录制工作，这期节目经过后期制作，最终于2018年年初在电视上与广大观众见面。在作品《风语日记》中，李俊霆的剧照展现了他当时的荧幕形象。进入2019年，他在3月1日播出的电视剧《都挺好》中饰演了少年时期的苏明成一角，其表演获得了不少关注。2021年是其作品较为丰富的一年，3月12日，他参演的电视剧《不能犯规的游戏》播出，他在剧中饰演了名为白鲸的角色；同年6月11日，另一部电视剧《放学别走》上线，他饰演了顾上这一人物；到了12月31日，由他主演的都市情感短剧《别惹白鸽》正式上线，他在剧中扮演了刘予怀。2022年5月4日，他登上了央视的舞台，参与了《奋斗的青春——2022年五四青年节特别节目》的演出。2023年，他的作品继续播出，7月30日，其参演的《牌局》与观众见面；随后在11月3日，他出演的电视剧《故乡，别来无恙》也如期播出。2024年2月3日，他参加了《同心向未来——2024中国网络视听年度盛典》，并在其中表演了创意秀《微短剧这场“仗”该怎么打》。同年9月29日，他成功入选2024横店影视节暨第十届“文荣奖”青年演员扶持计划名单，这标志着其演艺潜力获得了行业内的认可。9月30日，他参与了中央广播电视总台的《中国梦·家国情——2024国庆特别节目》，并参演了微电影《国旗之下》。2025年，其演艺活动依然活跃，2月6日，由他主演的网剧《李狗娃》播出，他在剧中饰演了李狗娃；8月14日，他参演的电视剧《极速营救》播出；10月17日，另一部其参演的电视剧《遮云》也与观众见面；11月23日，他参与拍摄的电视剧《疾风劲草》正式宣布杀青；紧接着在12月27日，他出演的悬疑剧《人之初》也登陆荧屏。
2022年9月9日，将参加第十四季“搜狐新闻马拉松”。