高中毕业，父亲让李东学考军校，他不从，考了那时候的计算机系。毕业时，正逢第一轮互联网泡沫破灭，中关村坐满了找工作的计算机系毕业生。无处可投的他一边在新东方学英语，一边悄悄报考了北京电影学院，报名参加了两次高考的李东学进入电影学院后还是有点心虚，因此 在上电影学院的第二年，李东学就拍了很多广告，收益体面，随后拍了自己的第一部戏，并隔三差五给父母贴补一些家用。2007年，李东学与杨幂、寇世勋等人合作出演古装剧《大秦直道》，在剧里扮演俊朗阳刚的蒙毅将军，进而正式进入。2008年9月15日，李东学与何润东、胡歌、彭于晏等人共同出演的古装传奇剧《少年杨家将》在安徽卫视上星播出，他在剧里扮演杨大郎杨延平。2009年出演电影《大内密探灵灵狗》。
在电视剧《甄嬛传》中，李东学对角色虚和实的结合拿捏的十分到位，与此同时自然平和的演技有目共睹。在电视剧《无声恋曲》中，李东学扮演的林颂眼神犀利到位，完全演出了那种人物质感。
