1997年與顏丹晨、張超、煬姿白雲合作主演青春劇情電影《花季·雨季》，在片中飾演擅長打籃球的體育委員王笑天，2006年出演有張涵予、鄧超、廖凡主演的戰爭題材電影《集結號》，在片中飾演解放軍幹事劉幹事，2007年，與羅德元、黃軒、鄭羅茜合作主演劇情電影《地下的天空》，在片中飾演礦工宋大明，同年，與國麗娜、齊奎合作主演數字電影《極限救援》，在片中飾演樂於助人、豪爽直率的出租車司機劉武塑。2008年，與葛優、鄔君梅、段奕宏合作主演桃色喜劇電影《桃花運》，在片中飾演老實善良且帶點傻氣的酒店廚師關祥，與小宋佳飾演一對情侶，同年6月，憑藉電影《極限救援》獲得“第11屆上海電影節傳媒大獎”最具潛力新人獎。2009年與徐帆、張靜初、陳道明合作主演災難電影《唐山大地震》，在片中飾演女主角方登的弟弟方達，2010年，與劉燁、陳坤、張嘉譯合作主演歷史電影《建黨偉業》，在片中飾演張國燾，這是他首次出演歷史人物。
2015年主演電影版《咱們結婚吧》於4月2日上映。與高圓圓、姜武、李晨、郭碧婷、鄭愷、陳意涵、王自建聯袂參演。劉濤第一部作品是在《外來媳婦本地郎》飾胡幸子劉濤成功扮演了這個外來媳婦，一個精明勢利的上海姑娘，在《天龍八部》中她對阿朱的詮釋贏得了觀衆的一致認可，被譽爲是可以和當年港版《射鵰》裏黃蓉一角相提並論的經典角色；她結婚前最後作品《女人花》中，被認爲是演技大突破，在唱腔和身段方面均拿捏得恰到好處。
李晨身上有一種理科生的典型特質，睿智、陽光、親和、穩健。李晨的五官線條夠英朗，搭配健康的膚色更是男人味十足。李晨外形陽光帥氣，並且親和力十足。李晨能夠緊扣角色，並且對角色的把握張弛有度。在經過多部戲劇的紮實積累，讓他的演技日臻精湛，也比同齡人多了一些心靈的淬鍊。李晨不僅擁有帥氣的肌肉線條與爆表的顏值，他言語間的體貼、溫柔又不失霸道的味道更讓《我們結婚吧》中的角色爆發男性荷爾蒙。
