2013年9月，3岁半的李一情被香港导演陈可辛选中，并出演由赵薇、黄渤、郝蕾等人主演打拐题材电影《亲爱的》，该片于2014年9月25日全国公映 ，票房超过3.5亿人民币 ，李一情因在片中饰演吉芳一角而受到关注 ，并凭借该角色于2016年获得第33届大众电影百花奖最佳新人奖提名 。
2015年8月，由郭碧婷、金世佳等人主演的都市情感剧《神犬小七》播出，在剧中饰演花姐的女儿丫丫 ；同年年底，还在宋茜、何润东主演的都市爱情剧《美丽的秘密》中饰演小柔柔 。
2016年2月，参演章子怡、彭于晏、周冬雨等人主演的爱情电影《奔爱》 ；9月，与李易峰、廖凡等人合作主演了根据雷米同名系列小说改编的悬疑电影《心理罪》 ；11月4日，与霍建华、秦海璐、万茜等人合作主演的悬疑惊悚电影《捉迷藏》上映，李一情在片中饰演男主角张家伟的女儿梓萌 。
2017年3月，李一情参加央视少儿频道动画益智挑战类少儿节目《零零大冒险》 。