2001年，李东海加入第3届SMAuditon青少年Best选拔大会获表面大赏、全场大赏，签约韩国SM文娱有限公司。历经5年养成工涯，时代以专业舞蹈功底入选舞蹈A班。
2005年11月6日，李东海以组合SuperJunior成员身份正式出道，SuperJunior在《人气歌谣》节目中以《Twins(KnockOut)》初度登台。
2007年7月，SuperJunior主演的电影《花美男连锁可骇事务》首映，李东海在剧中担负舞蹈社成员及侦察。
2008年4月8日，李东海进入SuperJunior·M，在中国音乐风云榜年度盛典出道，5月刊行第一张正规专辑《迷》。
2010年，李东海出演家庭励志电视剧《没紧要，爸爸的女儿》，在剧中出演生存艰苦却责任感极强踏踏实实的青年“崔旭基”。
2011年12月16日，李东海与银赫组成SuperJunior的第五个子组合SuperJuniorDonghae&Eunhyuk，并刊行首张韩语数位单曲《Oppa,Oppa（红了哥哥）》；12月18日，李东海与崔始源、陈意涵、白歆惠主演台湾偶像剧《富丽的应战》，在剧中饰演当红偶像畅销歌手“不破尚”。
2012年7月16日，李东海主演浪漫笑剧《熊猫蜜斯和刺猬》，在剧中饰演糕点师“高胜志”；12月29日，李东海与银赫、郑允浩、崔珉豪、李泰民、KAI、LAY组成S.M.ThePerformance，在SBS歌谣大战上表演韩语单曲《Spectrum》。
2014年2月26日，SuperJuniorDonghae&Eunhyuk刊行日文专辑《RideMe》，并在日本9个城市进行共22场巡演；5月18日，李东海出演法医学及犯法侦查电视剧《神的考试4》；10月13日，主演短篇校园电影《少年青狂传说风闻》在韩国上映。
2015年1月9日，李东海主演的电影《少年青狂传说风闻》在香港上映；7月14日，主演乐天免税店微电影《像诗一样的观光》；7月16日及9月16日，SuperJunior刊行出道十周年出格专辑《Devil》及《Magic》，收录李东海介入作词作曲的《Don'tWakeMeUp》及《Alright》。