1998年，就读于康宁护校的李威在7-11打工，后被经纪人发掘，遂进入演艺圈 。2000年，与林佑威组成WeWe组合，签约艺盒密码 ；之后开始接拍广告、出演多部MV；还出演首部电视剧《天使少年》 ；同年12月，WeWe组合推出圣诞单曲《Happy Day》，该歌曲后来成为电视剧《麻辣鲜师》的主题曲 。2001年5月，WeWe与艺盒密码解约；6月，客串出演以校园为主题的电视剧《麻辣鲜师》；8月，主演爱情偶像剧《吐司男之吻》，在剧中饰演黑帮太子爷，与李康宜饰演的小薰展开一段爱情故事 ，凭借该角色入围第37届台湾电视金钟奖戏剧类最佳男主角；之后与李康宜继续出演《吐司男之吻II爱情本事》 ；9月，WeWe与滚石唱片正式签约；11月，与徐熙娣、阿雅共同主演电视剧《青春六人行》；同时，WeWe开始入主台北之音，主持广播节目《喂喂，听不到你》； 12月，WeWe组合发行首张专辑《Happy Day》 ；还开始担任三立都会台《完全娱乐》主播。 2002年2月，WEWE等共计12位艺人，为台北之音录制2002年开春贺岁曲《采红菱》；3月，李威的个人广播节目《李威@NINE.CLUB》开播；4月，WeWe组合获得雪碧中国原创流行音乐榜港台年度最优秀新人奖 ；8月，主演青春偶像剧《甜柠檬之恋》 ；同年还出演中视古装电视剧《英雄本色》。2003年1月，李威推出首张个人专辑《迷彩》 ；10月，主演由漫画改编的青春励志剧《单身宿舍连环泡》，在剧中饰演一个从乡下来都市发展的青年 。2004年4月，在钮承泽执导的偶像剧《求婚事务所》饰演一个爱上同学妈妈的大学生 ；8月，与杨丞琳共同主演以赛车为题材的台湾偶像剧《极速传说》 ，并演唱由周杰伦创作的该剧的片尾曲《云淡风轻》 ；之后继续出演该剧第2部《爱神奔驰》 。2005年，首次主演内地电视剧《我的武林男友》，与陈好合作，该剧讲述了一个古代孤儿穿越到现代的爱情故事 ；同年8月，主演改编自日本漫画《犬夜叉》的台湾惊悚偶像剧《恶灵05》 ；9月，出演首部台湾电影《深海》，在片中与苏慧伦饰演的小玉谱写了一段恋曲 。2006年8月，与赵薇、陆毅等人合作出演内地首部赛车题材电视剧《车神》，在剧中饰演节俭但有心计的赛车队员霍俊聪，为完成父亲的获得赛车冠军的意愿加入赛车队 ；随后与陈怡蓉共同主演爱情偶像剧《天堂来的孩子》，在剧中饰演带着孩子在底层辛苦打拼的单亲爸爸 。 2007年3月，与林志颖、刘荷娜、立威廉等人共同主演台湾爱情偶像剧《放羊的星星》，在剧中饰演E-Shine珠宝王国三少爷韩志胤，该剧在台湾播出后取得台湾电视剧收视第三的历史记录 ；还客串出演中国内地首部保险题材的悬疑情感电视剧《情爱保险》 ；6月，与李小璐共同主演爱情喜剧《麻雀爱上凤凰》，饰演一名财大气粗的商场精英 ；11月，与贺军翔、田馥甄合作出演篮球题材偶像剧《斗牛，要不要》，在剧中与田馥甄饰演的伊胜雪是青梅竹马，以保护胜雪为人生使命 ，李威因此入围第43届台湾电视金钟奖最佳男配角 。2009年1月，主演爱情偶像剧《协奏曲》 ；11月，与罗志祥、杨丞琳出演青春偶像剧《海派甜心》，是杨丞琳饰演的宝茱的学长何言风，因向她传授柔道技巧而产生情感 ；同年还与彭于晏合作出演恐怖电影《午夜照相馆》。2010年7月，参演电视剧《聊斋3之江城》 。2011年4月，主演爱情电视剧《艋舺燿辉》，饰演陈耀辉，在剧中被逼上黑道的不归路 ；7月，与吴奇隆等人主演谍战爱情剧《圣堂风云》，在剧中为胜和商会效力，与贾青再次出演一对情侣 ；12月，首次参演以爱情为主题的微电影《真心话大冒险》系列之《北京故事》，并首次以编剧的身份参与到幕后创作中 。2012年3月，主演了以“善恶”“因果”为核心议题的微电影《灵魂中转站》 ；5月，主演反映社会现实的偶像剧《小孩大人》，该剧讲述了李威饰演的父亲因涉嫌杀妻而被迫带着儿子逃亡生活的故事 ，凭借“大人”一角获得第17届亚洲电视大奖最佳男主角提名 ；7月，参演的都市情感剧《麻辣女友的幸福时光》杀青 。 2013年2月，出演悬疑惊悚电影《女蛹之人皮嫁衣》，饰演英俊痴情的解剖控，片中的神秘男子 ；3月，与刘雨欣共同主演爱情喜剧电影《宝贝快跑》 ；8月，出演青春爱情冒险电影《致命闪玩》，饰演风流公子大飞以及梦境中的魔法师，并以朋克造型亮相致敬约翰尼·德普； 9月，出演都市喜剧电影《天钟》 ；10月，与李沁、李易峰共同主演都市爱情剧《千金归来》，在剧中饰演商界风云人物金睿，在竞争中与沈氏企业继承人沈长清相爱 ；12月，与女星蓝燕共同出演以密室逃脱为题材的悬疑电影《迷魂之密室逃脱》 。2014年4月11日，出演惊悚电影《血彩》，在片中是一名心理医生 ；4月18日，主演台湾偶像剧《巷弄里的那家书店》，在剧中饰演两个个性截然不同的角色 ；6月13日，与王李丹妮等人主演内地惊悚电影《夜半梳头》 ；10月，与张洪睿、姚笛等人合作参演的都市情感剧《从爱情到幸福》杀青 ；11月28日，与苏小妹共同主演爱情喜剧电影《爱情狂想曲》，饰演一名从美国回来的牙科医生 ；12月，客串出演了由章子怡、金城武、宋慧乔等主演的战争爱情电影《太平轮（上）》 。同年年底，与林依轮、付辛博共同参加东南卫视人文旅行明星真人秀节目《茶道真兄弟》，节目组从福建武夷山出发，经过中国福建、江西、湖南、湖北、河南、山西、河北、内蒙古八省及蒙古乌兰巴托和俄罗斯恰克图，通过以“茶”为主题的游戏体验，传播茶道文化 。2015年3月，在都市情感剧《爱，来得刚好》中饰演腹黑男角色 。8月7日，主演惊悚电影《红髅》 。7月，主演励志职场剧《好妻子》，饰演咖啡治愈系王子林天明 。2016年5月，主演的都市爱情题材网络电影《夏雪薇安之爱人不哭》开机 。10月，与刘恺威、王鸥合作出演古装传奇剧《莽荒纪》，饰演莽荒四俊之一的邋遢道人，潇洒帅气，功法超群 。