李宗翰从小在京剧团大院长大，让他有了接触舞台的机会。1982年，参演京剧《铡美案》，在剧中饰演秦香莲的儿子。国小六年级的时候，李宗翰以第一名的成绩考入中央戏曲学院。1990年，考入北京舞蹈学院。毕业之后，被分配到广州芭蕾舞团。在陶虹的建议下报考中央戏剧学院。

1996年，出演李媛媛、陶虹主演的电视剧《香港的故事》，在剧中饰演郑阿带的初恋情人何英杰，从而出道。2000年，与任泉、李冰冰合作拍摄古装剧《一脚定江山》，在剧中饰演个性乐观开朗的球星王彦龄私生子张俊。2001年，拍摄由陈鸿烈执导的年代剧《天地有爱》，在剧中饰演雷震鸣的乾儿子沈超俊；同年，出演的年代剧《梧桐雨》播出，在剧中饰演沈家少奶奶何俊兰的旧情人谢家树。

2003年，参演寇世勛、王姬主演的古装悬疑剧《护国良相狄仁杰之风摧边关》，在剧中饰演武三思侄子武官龙；7月，与罗嘉良、李钰共同主演都市情感剧《情义两重天》，在剧中饰演外表英俊、内心好高骛远的庄文；同年，在刘新执导的刑侦剧《暗战》中饰演侦察员肖继军。

2004年，与林志颖、何美钿、胡可联合主演古装剧《书剑情侠柳三变》，在剧中饰演太子赵祯；同年，主演孙新祥执导的都市情感剧《婚前四周半》，在剧中饰演晶雅化妆品公司市场部经理桑南；此外，与胡静搭档，联合主演的年代剧《欢颜》播出，在剧中饰演上海歌舞厅的爵士王子玉珞君。2005年1月，在王学兵、范冰冰主演的古装剧《凌云壮志包青天》中饰演包拯的助手武功高强的展昭；5月，参演神话剧《喜气洋洋猪八戒》中的第一单元《猪朋狗友斗雷公》，在剧中饰演修道成仙的哮天犬；11月，与吴倩莲、孙淳联合主演人物传记剧《阮玲玉》，在剧中饰演外表斯文、不学无术的张家少爷张达民。

2006年2月，主演的民国剧《徽娘宛心》播出，在剧中饰演个性豁达的吴家大少爷吴慧祥；4月，出演由沈涛执导的年代剧《茉莉花》，在剧中饰演学成归来的富家子弟林唯贤；同年，与王丽坤、保剑锋共同主演都市情感剧《爱就爱了》，在剧中饰演影星罗文凯。2007年，出演家庭伦理剧《笨小孩》，在剧中饰演智障青年傻猫；8月，与秦岚联合主演民国剧《绣娘兰馨》，在剧中饰演沈兰馨青梅竹马的恋人辜传铭；同年，与杨雪合作拍摄年代剧《幸福里九号》，在剧中饰演在北京土生土长的普通百姓杨卫民。

2008年1月，出演话剧《红与黑》；3月，主演中国国际电视总公司出品的年代剧《新还君明珠》，在剧中饰演温文尔雅的上进青年林志文；12月，与戴娇倩共同主演民国剧《春去春又回》，在剧中饰演上海首富余家大女婿朱焕亭的私生子张来福。2009年5月，在奚美娟、高露主演的都市情感剧《保姆妈妈》中饰演音乐製作人葛林；12月，主演的家庭伦理剧《婚后三十年》播出，在剧中饰演卡车司机杜和平。

2010年9月，参演由杨紫琼、郑雨盛主演的古装武侠片《剑雨》，在片中饰演武功高强带发修佛习武的少林弟子陆竹；同年，与霍思燕合作拍摄悬疑片《午夜火车》，在片中饰演外表帅气迷人的神秘男人红毛。2011年3月，与凌潇肃、薛凯琪联合主演古装剧《画皮》；8月，主演鞠觉亮执导的古装剧《水浒传》，在剧中饰演满腹经纶足智多谋的智多星吴用；11月，其主演的励志片《夏天的拉花》上映，在片中饰演太行山区乡村教师马长力；此外，还拍摄了由萧锋执导的抗战片《咆哮无声》，在片中饰演新兵营排长杨镇江。

2012年5月，与薛凯琪、李易峰共同主演家庭伦理剧《真爱谎言》，在剧中饰演能干自信的事业型男人韩振宇。2013年3月，出演的都市情感剧《百万新娘之爱无悔》播出，在剧中饰演外表冷酷但内心专一的王家长子王绍华；7月，主演周家文执导的时装都市剧《生死相依》，在剧中饰演勤工俭学的名校研究生蓝卓。

2014年3月7日，与李康宜合作拍摄的家庭伦理剧《真爱谎言2》播出，在剧中饰演顾娜的丈夫韩振宇；7月，在海顿执导的年代剧《深宅1927》中饰演外貌一表人才的陈义正；10月，主演古装神话剧《剑侠》，在剧中饰演外表仙风道骨、清逸俊朗的吕洞宾。2015年5月，参演古装神话剧《聊斋新编》中的《绿衣女》单元；7月，在何晟铭、李依晓主演的古装剧《半为苍生半美人》中饰演东汉末年名将周瑜；8月，其主演的都市情感剧《功夫婆媳》播出，在剧中饰演金牌拳击手楚冠一。

2016年2月，在许景媛、孟阿赛主演的网路剧《示铃录》中饰演盛泽惠的初恋情人Mr.San；7月，出演林楠执导的刑侦剧《谜砂》，在剧中饰演缉毒队队长齐雁南；11月，参演冯小刚执导的剧情片《我不是潘金莲》，在片中饰演李雪莲前夫秦玉河；同年，拍摄由四川印纪影视传媒有限公司出品的古装神话剧《修仙记之何仙姑传》。2017年，参演由盛一伦、秦海璐主演的年代剧《十里洋场拾年花》；12月，与胡丹丹、张译文联合主演的谍战剧《猎豺狼》播出，在剧中饰演浦江公安局社会处侦察科科长郭剑亮。2018年1月，出演姚晓峰执导的都市情感剧《恋爱先生》，在剧中饰演顾遥前夫宋宁宇；11月，与羿坤、甘露、张志坚共同主演抗战剧《特种兵之深入敌后》播出，在剧中饰演特战队队长洪子杰。12月，主演的都市励志剧《奔腾岁月》播出，在剧中饰演知青周小强；同年，与蒋欣、靳东合作拍摄都市情感剧《如果岁月可回头》。

李宗翰的母亲是湖北京剧团演员程派青衣。

2006年，作为宣传大使参加由中华慈善总会主办的“快乐夕阳、健康老人”的夕阳工程行动。

2007年，参加天津“都市爱心行”活动，看望贫困藏族学生。

2008年，出席“陕西慈善名流之夜”，以拍卖形式筹集善款帮助贫困失学儿童。

2009年3月，参与录製由中国红十字会与壹基金髮起的“四川依然美丽”公益广告活动，赶赴灾区国小看望小学生；8月为台湾受灾地区募捐善款。

2010年12月，担任“中国牛奶爱心基金”的爱心大使。

李宗翰有着酷似张国荣的笑容，稜角分明的五官让人过目不忘。他气质儒雅、眼神深邃，先后在《水浒传》、《生死相依》等古装剧和现代剧中展现了他不同风格的演技。《水浒传》中摇着羽扇的睿智军师吴用，《生死相依》中感动观众的单亲爸爸，李宗翰将忠义可定国、深情可安家的深情形象展现得淋漓。在电视剧《幸福里9号》里，他用精湛的演技準确地把握了人物的心理变化和年龄差别。（人民网、新浪网、搜狐网评）

李宗翰是一个外表精緻的型格男人，他淡定、平和，严肃却不失细腻，传统也不乏性感。荧幕上他塑造了多个让人记忆犹新的角色，以惯有的绅士姿态把民国小生演绎得绘声绘色，享有民国小生的称号。在现实生活中，他是一个细心的男人，可以将生活中的一件小事记得很清楚。（胡静、腾讯网、新浪网评）