Lee Jin-wook học khoa Kĩ thuật môi trường tại Đại học Cheongju nhưng quyết định bỏ học để theo nghiệp diễn xuất. Anh bắt đầu sự nghiệp của mình với tư cách là người mẫu ảnh cho Panasonic vào năm 2003.

Anh ra mắt với tư cách là diễn viên trong My New Boyfriend, một bộ phim ngắn được sản xuất bởi Hur Jin-ho. Sau đó tham gia trong bộ phim truyền hình Cô đơn trong tình yêu trong vai một kẻ bám đuôi, Tìm lại nụ cười vai tuyển thủ bóng chày và vai nhân viên điều tra trong phim Someday vào năm 2006. Tiếp đó là vai diễn nhân viên hàng không trong phim Air City, một bác sĩ phẫu thuật thẩm mĩ trong phim [Before and After, con trai của chủ tịch trong phim Formidable Rivals và vai người thừa kế mới cưới trong phim Lâu đài thuỷ tinh.

Sau đó, Lee Jin-wook dành hai năm để nhập ngũ từ 6 tháng 5 năm 2009 đến 7 tháng 3 năm 2011 trong nhóm Cơ quan truyền thông tại Bộ Quốc phòng Hàn Quốc.[1][2][3] Ngay khi kết thúc nghĩa vụ, anh đã tham gia phim truyền hình Myung-wol the Spy trong vai một điệp viên từ Triều Tiên.[4][5]

Sau khi tham gia vào bộ phim I Need Romance (2012) với vai bạn trai của một người phụ nữ tài giỏi[6], Lee Jin-wook tiếp tục tham gia bộ phim đã giúp cho anh trở nên nổi tiếng hơn Nine: Nine Time Travels.[7][8].

Nhờ sự hưởng ứng tích cực của mọi người sau bộ phim Nine: Nine Time Travels, anh đã tham gia vào bộ phim điện ảnh Miss Granny, và tiếp theo đó là phim điện ảnh khác The Target, được làm lại từ bộ phim hành động của Pháp Point Blank.[9]

Vào năm 2014, Lee Jin-wook tái hợp tác với đoàn làm phim của bộ phim Nine: Nine Time Travels trong phim truyền hình Ba chàng lính ngự lâm bối cảnh thời Joseon vai Thái tử Sohyun.[10] Tiếp đó là hai bộ phim điện ảnh Beauty Inside và Time Renegade.