1997年，李廷镇以MODELLINE公司签约模特的身份开启了他的演艺生涯。2000年，他凭借在作品《血滩屠亡》中的表现正式踏入电影界，开启了大银幕之旅。2002年，他与演员朴素美、成宥利共同参演了影视作品《坏女孩们》。同年，他还出演了由导演韩智承执导的言情剧集《三剑客》。2004年1月，李廷镇与权相宇合作，在作品《马粥街残酷史》中饰演了名为宇植的高中生打架王，展现了其角色的叛逆与热血。同年4月，他与赵汉善、秀爱一同参演了一部爱情电影《四月之吻》。2005年，李廷镇转变风格，与李文植合作出演了一部喜剧作品《麻婆岛》。2008年，他参演了一部爱情剧《爱你，别哭》，并凭借在该剧中的出色表现，与剧组一同获得了MBC演技大赏的家族奖项。2009年，李廷镇开始担任每周日在KBS2频道播出的综艺节目《男人的资格》的固定成员，这份工作一直持续到2011年5月才告一段落。2010年，他与Rain、李娜英共同主演了作品《逃亡者PLAN B》，在片中饰演刑警道修一角。同年，他还与金泰宇参演了一部悬疑电影《无法挽回》，该片剧情围绕一宗儿童失踪案展开，讲述了一位失去孩子的父亲与嫌疑人之间紧张激烈的对决故事。2011年，李廷镇与李敏贞合作，主演了爱情电影《完美广播》。2012年年底，李廷镇将自己的经纪合约改签至JYP Entertainment娱乐公司。同样是在这一年，他与赵敏秀主演了由著名导演金基德执导的电影《圣殇》，他在片中饰演一个名为“姜都”的角色，这个人物接受私人债主的委托，以残忍暴力的手段向高利贷借贷者追讨债务，并以此谋生。该片凭借其深刻的主题与精湛的制作，荣获了2012年威尼斯国际电影节最高荣誉的金狮奖最佳影片奖。2013年，李廷镇与柳真、郑普硕共同参演了一部家庭伦理剧《百年的遗产》，他饰演了富家独生子李世允，这个角色个性暴躁、冷漠且无情。该剧讲述了现代版“灰姑娘”嫁入豪门之后，在婆婆及其他家庭成员的种种压迫与考验中挣扎求存的故事，李廷镇凭借其精湛的演绎，获得了第六届韩国电视剧奖的最优秀男演员奖项。2014年，李廷镇参演了一部爱情电影《诱惑》，饰演角色姜敏宇，影片描绘了四名男女在错综复杂的情感关系中逐渐寻获真爱的不可预测的爱情历程。2016年，他参演了作品《玉氏南正基》，并在其中饰演张时桓一角。同年，他还确定出演tvN电视台的全新剧集《K2》。2020年，李廷镇与李敏镐、金高银等知名演员联合出演了一部奇幻题材剧集《The King：永远的君主》。2023年4月24日，他参演的电视剧《假面女王》正式播出。2025年12月13日，其参演的另一部电视剧《整形过后》也与观众见面。
二零一八年一月，韩国演艺界传出一则备受关注的恋情消息，演员李廷镇与李欧艾琳通过所属经纪公司正式对外承认了双方的恋爱关系。据悉，两人彼时已稳定交往七个月，这段感情从萌芽到公开，得到了身边朋友与工作伙伴的见证。双方均以诚恳的态度回应公众关切，并表示会珍惜这份缘分，在各自忙碌的演艺事业中相互支持、共同成长。这一消息在粉丝与媒体中引起了广泛讨论，也为娱乐圈增添了一段温馨的佳话。
自2010年起，其便持续投身于各类公益慈善事业，展现出广泛的社会关怀。2005年11月，作为明星篮球队成员参与了一场篮球慈善赛，旨在为建国大学医院的病患筹集急需的医疗费用。次年4月，在首尔江南新世界百货公司参加了专为血癌患者举办的义卖活动。2008年6月，获任为第4届济川国际音乐电影节宣传大使。2009年3月，回到母校汉阳大学积极参与了义务献血活动；同年8月，以“好邻居”宣传大使身份前往孟加拉国参加公益慈善项目。 2010年6月，继续以“好邻居”宣传大使的角色远赴坦桑尼亚进行慈善活动；同年12月，出任韩国京畿道警察厅形象宣传大使。2011年1月，出席了首尔市宣传大使新年招待会；5月，再度作为“好邻居”宣传大使访问尼泊尔参与公益项目，并在儿童节当日与孩子们一同参加了爱宝乐园的游园活动；9月，又前往海地履行大使职责。2013年4月，被委任为2013年度残疾人认识改善宣传大使；7月，以“好邻居”宣传大使身份再访尼泊尔，参与建设英语图书馆的公益项目；10月，赴肯尼亚参加相关慈善活动；11月，为由残疾儿童与非残疾儿童共同组成的“幸福的芭蕾舞团”首场演出发送了影像祝贺。 2014年5月，参与了旨在打破对性暴力受害者偏见的“Smile Again”活动，并为此拍摄了慈善画报；6月，前往尼泊尔出席了严弘吉财团第11次慈善捐助建校的奠基仪式；10月，参加明星慈善义卖会，将所得收入全数捐赠给江南福利基金会，用以帮扶低收入家庭。这些持续多年的行动，系统性地体现了其对社会公益的长期承诺与务实贡献。
李廷镇身材高挑，长相帅气，有着坦率和蔼的气质。