2003年,在吕小品执导的情景喜剧《好市多多》中饰王绿根
。
2005年10月,主演庄宇新执导的国产伤痛爱情题材电影《爱情的牙齿》,饰魏迎秋
;12月,李乃文参演了杨小雄执导的情爱伦理剧《女人的选择》,饰陈东东
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2006年2月,主演首部奥运题材的电视剧《我的2008》
;10月,主演战争贺岁电影《集结号》,饰九连爆破手吕宽沟
;11月,主演都市励志数字电影《围剿》,凭借二喜一角入围百合奖最佳男演员
。
2007年5月,李乃文主演刑侦题材电视剧《本色》,饰刑警苏岩
。2008年3月,在毛卫宁执导的谍战剧《身份的证明》中李乃文饰向德福
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2009年4月,领衔主演励志情感剧《城·事》,饰演善良小职员毛剑
;7月,拍摄都市励志数字电影《道路》,饰邱晨
;8月,出演法制类电视节目《案件聚焦》的特别版《十四楼》,饰新闻工作者姜言
;同年,搭档李幼斌,主演反映两代三线建设者生活的历史戏《爱在苍茫大地》,饰膏药
;随后,参与高峰执导的献礼片《大河》,并在第13届中国电影华表奖获得优秀故事片奖
;然后,与刘桦、杨若兮、张少华合演喜剧电影《欠我十万零五千》,饰二旺
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2010年3月,李乃文与尚雯婕、李晨共同主演中国第一部动物亲善题材青春喜剧电影《熊出没注意》,饰白板
;15日,凭借批判现实主义影片《我是植物人》中刘聪这一角色获得百合奖优秀男演员
;7月,联合刘威葳、田雨、张歆艺主演另类谍战剧《风声传奇》,塑造了反派有杀人机器之称的“石原”
;9月,主演战争题材电视剧《夺宝》,饰八路军战士武僧赵和尚
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2011年3月,主演草根谍战剧《借枪》,李乃文饰演银行经理“杨小菊”
;4月,加盟王丽坤主演的现代家庭伦理剧《婚巢》,饰于致远
;8月,李乃文参演周小兵执导的年代爱情剧《遥远的幸福》,饰武越
;10月,参与张猛执导的文艺怀旧电视剧《钢的琴》,饰陈桂林
;同年,搭档颜丙燕主演中年家庭婚姻问题的都市伦理片《重来》
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2012年4月,搭档左小青、张彤,主演李木戈执导的都市情感喜剧《玫瑰炒肉丝》,饰二手富二代李强
;5月,主演年代情感戏《浦江危情》,饰谢勇
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2013年6月,李乃文与沙溢、马苏搭档出演都市轻喜剧《结婚前规则》,塑造了抠门较真的小男人周凡
;8月,与佟丽娅共同主演都市婚恋爱情轻喜剧《80婚约》,李乃文饰新好男人张赫名
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2014年8月21日,李乃文与宋丹丹、朱媛媛、领衔主演都市爱情励志剧《幸福请你等等我》开播,剧中饰宋丹丹的弟弟王朝晖
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2014年9月23日,李乃文搭档张嘉译、左小青、朱锐主演的跨年代情感剧《爷们儿》开播,剧中饰演小心眼却心地善良的刘全有一角
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2014年12月,李乃文主演的冷幽默谍战大剧《虎口拔牙》在浙江卫视播出。