2003年6月2日，作为小学4年生的知念侑李加入杰尼斯事务所，时年9岁，一边练习一边在杰尼斯的各种演出中活跃 。2004年，在漫改电影《忍者服部君》中饰演三叶健一，在大荧幕首次亮相 ；同年，首次主演的电视剧《七子与七生》获得平成16年度第59届日本文化厅艺术节优秀奖 。2007年1月2日至7日，参加在日本武道馆举行的“2007年谨贺新年杰尼斯Jr.大集合日本武道馆5日间公演”；4月，与山田凉介、中岛裕翔、冈本圭人结成期间限定组合Hey！Say！7 ；5月6日，随组合作为GUEST出席“关西杰尼斯Jr.大阪城Hall First Concert”；8月1日，作为组合Hey！Say！7的成员通过发行单曲《Hey！Say！》正式CD出道 ；9月24日，结成组合Hey!Say!JUMP ；9月29日，首次挑战声优工作，为剧场版动画《异邦人：无皇刃谭》中的仔太郎配音 ；10月23日，出演NTV剧情电视剧《有闲俱乐部》第二集，剧中饰演亮太一角 ；11月14日，作为组合Hey!Say!JUMP的成员通过发行单曲《Ultra Music Power》正式CD出道 。2008年1月26日，出演NTV剧情电视剧《一磅的福音》第三集，剧中饰演山吹善彦 ；4月12日，与中岛裕翔、山田凉介、有冈大贵共同主演日本电视台日剧SP《老师真伟大》 ；10月11日，与中岛裕翔、山田凉介、有冈大贵、上地雄辅共同主演剧情电视剧《废物老师》，剧中饰演2年B班转校的神秘的超级中学生吉田荣太郎 。2009年4月5日，开始常规出演日本电视台节目番组《スクール革命！》 ；同年6月，与山田凉介、中山优马、松村北斗、中岛健人、菊池风磨、高地优吾结成期间限定组合NYCboys ，于年末首次登上“NHK红白歌合战”舞台 ，并连续四年出演 。2010年4月7日，与山田凉介、中山优马结成限定团体NYC并发行排应单曲《勇气100%》 ，正式开始了Hey!Say!JUMP与NYC两团兼任。 2011年1月5日至9日，担任第63回全日本排球高等学校选手权大会应援大使 ；同年9月9日，为动画电影《蓝精灵》担任Brainy一角配音 。2012年1月，与山下智久、荣仓奈奈、前田敦子等合作，出演TBS剧情电视剧《最完美的人生终点》，剧中饰演井原家的三男、大学法学部1年生井原隼人 ；7月，在校园爱情剧《Sprout》中饰演学年第一的人气者楢桥草平 ，系首次单独主演电视剧作品，知念侑李在此剧中献出了萤幕初吻 ，并凭借在剧中的表现获得杂志《TVnavi》评选的“ドラマ・オブ・ザ・イヤー2012”最优秀新人奖 。2013年，出演由锦户亮主演的日本富士电视台现代玄幻剧《欢迎来到阴阳屋》，剧中饰演有着神奇听觉和嗅觉的高中1年生泽崎瞬太 。2014年6月21日，与佐佐木藏之介、深田恭子等合作，出演古装喜剧电影《超高速！参勤交代》 ；7月，加入古装剧《必杀仕事人2014》的主演阵容，剧中饰演的是直面自己悲剧命运而自己选择暗杀者之路的隆生 。10月11日，搭档丸山隆平等，出演NTV漫改剧《地狱老师》，剧中饰演栗田诚 。2015年8月22日-23日，Hey！Say！JUMP与V6共同担任第38届“24小时电视 爱心救地球”主持人，主题为“心连心~超越时空展笑颜~” ；11月，与东山纪之、松冈昌宏等搭档，出演朝日电视台秋季古装剧 《必杀仕事人2015》 。2016年，主演由内村光良编导的日本剧情类励志电影《金牌男子》，片中与内村光良分别饰演主人公秋田泉一的青年时期和中年时期 。