2010年，《新版紅樓夢》正式與觀眾見面，12月參加在廣州舉辦的“南方影視盛典2010年度頒獎禮”，李沁不僅拿下“金南方年度最受媒體關注獎”，更憑借在劇中對少年寶釵的出色演繹榮獲“金南方年度最佳新人獎”。2010年憑借《建黨偉業(yè)》中的“楊開慧”一角，入圍第31屆大眾電影百花獎最佳新人獎。
2011年2月3日，李沁參演了由星美（北京）影業(yè)有限公司出品的古裝喜劇
電影《神奇?zhèn)b侶》，李沁在劇中飾演“藍鳳凰”。5月13日主演由北京東方飛云國際影視公司投資制作的數(shù)字電影《落難神偷》，影片中飾演一位地下工作的革命者，與林申成功塑造了一對“歡喜冤家”。5月16日與谷智鑫主演電視劇《中國1921》，劇中李沁扮演“楊開慧”，23日攜同主創(chuàng)團隊做客新浪直播間，與觀眾們一起分享該劇的臺前幕后的故事，2012年《中國1921》榮獲第26屆中國電視金鷹獎最佳電視劇獎。2011年10月8日由李沁、張超等主演的電視劇《將軍日記》在央視一套首播，在劇中李沁變身圖書管理員，飾演參加工作的女大學生“小李”。
2012年，在電視劇《守望的天空》中擔任女一號，飾演“葡萄”，2013該劇榮獲第九屆中美電影節(jié)優(yōu)秀中國電視劇“金天使獎”大獎。
2013年8月27日，李沁在都市情感勵志劇《璀璨人生》中飾演“余非”。10月30日在現(xiàn)代都市女性勵志復仇劇《千金歸來》中飾演復仇千金“沈長清”。根據(jù)作家九夜茴小說改編于2011年拍攝的電視劇《花開半夏》，李沁在劇中飾演“如畫”。
2014年，攜手金世佳主演古裝偶像輕喜劇《極品新娘》，劇中李沁變身古裝，演繹一個性格活潑開朗的女子，與金世佳共同演繹“嬌妻憨夫”歡喜情侶。3月，李沁與實力男星韓棟首次合作，出演電視劇《情滿雪陽花》?！?014年國劇盛典” 李沁斬獲最具潛力女演員獎。2014年11月17日，李沁主演的電視劇《幸福歸來》開機，李沁演繹“千金扛鼎之作”。李沁和吳卓羲攜手上演 ，劇中李沁短發(fā)示人特顯率真氣質(zhì)。
2015年，李沁參演青春愛情電影《致青春2：原來你還在這里》與吳亦凡、劉亦菲合作，飾演孟雪一角。同年，參演《白鹿原》，飾演“田小娥”。
