李沁出道之后诠释了众多美丽的角色。邻家女孩般可人的气质，清纯靓丽的白皙外形，加上科班出身的扎实演技，让年纪轻轻的她获得了令人羡慕的机会。而李沁纤细的身体里，也总能爆发出强大而惊人的能量，无论是在《璀璨人生》，还是在《花开半夏》里，她都有让人震撼的表演。李沁凭借在《极品新娘》中清新脱俗、俏皮可人的气质被网友赞为“90后版小燕子”。剧中的她刁蛮活泼，纯熟的演技和身上浓烈的青春气息，非常符合现代观众的审美标准，大有青出于蓝而胜于蓝之势。在都市励志剧《千金归来》中，李沁与李易峰的“清风组合”被称为2013年最佳荧幕情侣之一。而瓜子脸型，纤细身材和清新灵动的气质则让李沁获得了古装美女的称号。2010年，李少红版《红楼梦》正式播出，李沁则凭借对少年薛宝钗的演绎获得了南方影视盛典金南方年度最受媒体关注奖和金南方年度最佳新人奖

此后，李沁与众多艺人共同出演了中国共产党建党90周年献礼片《建党伟业》，并在片中饰演了为无产阶级事业慷慨就义的杨开慧。2011年，李沁主演了革命动作悬疑片《落难神偷》；同年10月，李沁主演的革命历史剧《将军日记》在央视一套播出；随后；她还与林申、杨洋、张嘉倪联袂主演了根据九夜茴同名小说改编的都市青春言情剧《花开半夏》。2012年，李沁与林申搭档主演的现代家庭情感剧《守望的天空》播出，剧中李沁饰演了坚韧不拔且积极乐观的女主角葡萄。同年，李沁还与鲁敏宇、叶项明、弦子等人合作主演了中韩合拍是时尚偶像喜剧《有效期限爱上你》；此外，她还出演了家庭情感轻喜剧《保卫孙子》。

2013年，李沁与何润东、阚清子、张勋杰联袂主演了都市情感励志剧《璀璨人生》，随后，李沁还与李易峰、李威、赵文瑄等人合作主演了都市女性复仇剧《千金归来》2015年，李沁与刘亦菲、吴亦凡、金世佳等人联袂了主演青春爱情电影《致青春·原来你还在这里》，并在片中饰演了与男主角程铮青梅竹马且对其一往情深的美丽女孩孟雪。2016年，李沁先是与angelababy、井柏然等人合作主演了都市奇幻爱情片《微微一笑很倾城》，并在片中饰演了清纯可人的校园第一美女孟逸然。