2004年，在电视剧《花王仙女》中饰演尹初媛，获得百想艺术大赏最佳女新人奖。 2005年，3月出演电视剧《绿蔷薇》的女主角吴秀儿，真诚的演技为以后的道路打下了基础；12月在洪氏姐妹编剧、全基尚导演的韩剧《我的女孩》中饰演活泼可爱的周幼琳，获封“韩版小燕子” 。该剧凭借精彩的剧情被各国各大电视台引进，李多海也因此人气大涨。2007年，在《Hello，小姐》中饰演良宗家女子李秀荷。 2008年，为求突破在《不汗党》中饰演眼泪女王金达莱，可惜收视率不高。同年8月在《伊甸园之东》中变身为野心女，又让观众重新认识了李多海。暂且抛开她半途辞演风波的诸多猜测，与其在大牌云集的阵容中等待被分配，不如像李多海一样勇敢的选择退出。 2010年，首次出演古装历史剧《推奴》，饰演一个命运如春香般的女子，虽然身为女奴，但却果断勇敢、靓丽可人。《推奴》自开播以来收视率一路飙升，占据着水木剧收视冠军的位置 。同年李多海成为韩国宣传短片《一日物语》的女主角。2011年，在MBC月火剧《再见雷普利小姐》中饰演张美里。张美里本来只是一个陪酒小姐，却靠伪造学历谎称东京大学毕业而逆转了人生。谈及这个为求成功而重复谎言的角色，李多海认为这个女人时而可恨时而可怜，“世上既有像蒲公英般素雅易亲近的花，也有像玫瑰那样有着让人看过之后难以忘怀的华丽之花，而张美里就是既带刺却又引人注意的女人。”李多海在剧中尺度大开，床戏、赤脚奔跑在日本市内，绝望飙泪等；造型也多变，日本酒家女装、深V短裙、优雅OL装、还有红色假发和紧身衣，连李多海自己也感叹“这是我出道以来最大胆的演出！”

2012年，搭档郑元畅主演内地偶像剧《爱的蜜方》，饰演带着侄子坚强生活并走上厨师之路的乔之夏。学习了七年中文的水平让她基本对话相当流利，剧中完全自己念对白。李多海表示“在中国就像在自己的国家一样亲切。”2013年，在KBS的谍战剧《IRIS2》中，饰演一个日常生活中大大咧咧但执行任务时冷酷严谨的nss特工。2014年，搭档李栋旭主演MBC周末剧《Hotel King》，这是两人继2005年《我的女孩》后再度合作。李多海发表终映感受：虽然阿莫奈感情戏很多，但却是给我带来了很多幸福感的角色。电视完后，身为阿莫奈的时光应该成为我珍贵的回忆，也谢谢工作人员和喜欢HK的粉丝们。2015年，参演都市浪漫爱情喜剧《最佳情侣》饰演女主角叶欢迎。2016年，出演中国电视剧《我的女神我的妈》的女主角，同年，客串中韩合拍电视剧《相爱穿梭千年2》。

张赫：“我认为好像是因为婢女这一角色在电视中可能有些部分不太合适才产生了些不尽人意的地方。“我是很难如何说些什么的”，“李多海仍在非常努力地进行拍摄”，“单独来看李多海的话，真的是非常努力非常积极和细心的演员”。拍IRIS2前，女演员由于本身的身材型导致扎马步时屁股是往外翘，所以女演员比男演员更辛苦，但李多海每天都去学校坚持练习纠正姿势，到开拍前姿势已经正确了。之后把武术老师都逼疯了，因为她开始真的打对手了。真的是一个非常刻苦努力的女演员。