1999年，通过MBC《最佳剧场》出道。
2001年，出演KBS电视剧《学校4》，并通过该剧获得KBS演技大赏青少年奖。
2002年出演电视剧《人鱼公主》而被观众所熟知，并凭该电视剧获得2002年KBS演技大赏新人奖。同年出演历史水木剧《明成皇后》，饰演明成皇后的儿媳闵氏，该剧最高收视率超过50%，平均收视率31.6%。
2003年，出演KBS电视剧《黄手帕》，饰演女主角的弟媳罗美玲一角。
2004年，出演KBS周末连续剧《说不出的爱》，饰演安家小妹诚美。同年出演恐怖电影《笔仙》，饰演金仁淑一角。
2005年，出演电视剧《英宰的全盛时代》，饰演剧中女主角的妹妹；同年出演电影《传奇》。
2006年，出演SBS电视剧《爱情和野心》，并凭借该剧获得SBS演技大赏眼泪女王奖。
2008年出演MBC电视剧《爱你，别哭》，该剧获得MBC演技大赏家族奖。同年出演KBS家庭伦理剧《妈妈发怒了》，饰演剧中罗家的小女儿英美。2008年5月6日，韩国知名服装设计大师安德烈-金在首尔举行时装秀，宋昌义和李宥利担任主秀。
2010年，出演SBS晨间喜剧《唐突的女子》，饰演女主角池顺英一角。同年参演音乐剧《娘家妈妈》。
2011年出演电视剧《闪闪发光》，获得第四届韩国电视剧节最佳女配角，并凭借该剧获得MBC演技大赏连续剧部门优秀演技赏。
2012年，出演复仇剧《黄色复仇草》，饰演女主角薛晏华。
2013年，出演SBS晨间剧《你的女人》，在剧中饰演一个因车祸丧失记忆而以另一个身份活着的已婚女。
2014年，出演MBC周末剧《来了！张宝利》，饰演恶女延玟廷一角，凭借该剧获得MBC演技大赏年度最佳演员和大赏。2014年9月，出演SBS周末综艺《Running man》之恶女特辑。2014年11月，担任MBC《改变世界的quiz》MC。2014年12月31日，担任MBC歌谣大战MC。
2015年，搭档李东健出演tvN电视剧《Super Daddy 烈》，饰演一个单身妈妈，该剧改编自网络同名小说。
2016年，主演电视剧《亲爱的，对不起》。同年，主演日日剧《天上的约定》，在剧中一人分饰两角，同时出演一对双胞胎姐妹，凭借该剧获得KBS演技大赏日日剧女子优秀奖。
2017年，2月参演KBS周末剧《爸爸很奇怪》，在剧中扮演家中的二女儿，兼具智慧与美貌的律师卞惠英，该剧是李宥利时隔9年再次通过KBS周末剧与观众见面。
2019年1月23日，主演的电视剧《春天来了，春天》播出，剧中饰演金宝美。
