2013年9月，3岁的李一情被香港导演陈可辛选中，并出演由**、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“杨吉芳”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，李一情在剧中饰演花姐的女儿丫丫；同年年底，李一情还在宋茜、何润东主演的都市爱情剧《美丽的秘密》中饰演童年时期的姜美丽柔柔。
2016年2月，李一情参演章子怡、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》。
