Năm 2003, Lý Thi Hoa trở về Hồng Kông với nghệ danh Lý Thi Vận. Cô tham gia cuộc thi Hoa hậu Hồng Kông năm 2003. Trong vòng bán kết, cô đã giành giải thưởng "Hoa hậu ảnh" (Miss Photogenic) và "Hoa hậu tài năng" (Miss Talent).[6] Dù được giới truyền đánh giá là thí sinh có tiềm năng nằm trong top 3 nhưng Lý Thi Hoa chỉ dừng lại ở top 5 chung cuộc. Sau cuộc thi, cô kí hợp đồng với TVB và trở thành diễn viên của TVB dưới hợp đồng nghệ sĩ cơ bản.[7]

Bộ phim truyền hình đầu tiên cô tham gia ở TVB là Đột phá cuối cùng (2004) với những diễn viên đàn anh, đàn chị như Trương Gia Huy, Lâm Phong, Quách Thiện Ni,... Từ diễn viên phụ, Lý Thi Hoa vượt lên tuyến 2 với vai diễn nổi bật như bà chủ quán trọ Yên Dạ Lai trong phim Bố y thần tướng (2005). Thành công của nhân vật Tâm Di trong phim Thuật tiên tri (2007) cũng đưa cô vào danh sách đề cử top 10 nữ diễn viên tiến bộ của nhà đài. Tuy nhiên, khoảng thời gian từ năm 2007 đến 2010, Lý Thi Hoa vẫn quẩn quanh với những vai diễn nhỏ. Có thể thấy, mặc dù tham gia nhiều phim hay cùng với các vai diễn từ chính đến phụ và được khán giả nhớ đến, song Lý Thi Hoa vẫn chưa có cơ hội tỏa sáng như đồng nghiệp mình. Lý Thi Hoa là hoa đán có lượng phim thấp nhất trong dàn diễn viên cùng thời điểm. Thậm chí có một khoảng thời gian, đàn chị Uông Minh Thuyên từng nghĩ cô không còn đóng phim nữa.

Năm 2017, Lý Thi Hoa giành giải Nữ diễn viên xuất sắc nhất tại Giải thưởng điện ảnh châu Âu (European Cinematography Awards) và Giải thưởng điện ảnh Los Angeles (Los Angeles Film Awards) cho vai diễn trong bộ phim ngắn của Mỹ"Once More".[8][9]Đầu năm 2019, Lý Thi Hoa tham gia bộ phim truyền hình tội phạm Canada Máu và nước,[10] vai diễn này giúp cô được đề cử Nữ diễn viên phụ xuất sắc nhất tại Giải thưởng Màn ảnh Canada lần thứ 7.[11]

Đầu tháng 4 năm 2019, Lý Thi Hoa xác nhận rời TVB sau 16 năm gắn bó và ký hợp đồng với công ty quản lý ở Bắc Mỹ để phát triển sự nghiệp sang Hollywood trong tháng 5 cùng năm.[12][13]

Tháng 6 năm 2020, Lý Thi Hoa thông báo trên mạng xã hội rằng cô sẽ tham gia bộ phim Tòa nhà Kim Tiêu 2.

Tháng 1 năm 2021, cô trở lại Canada để quay phần thứ ba của loạt phim Canada còn dang dở "Blood and Water".

Ngày 8 tháng 2 năm 2021, Lý Thi Hoa thông báo trên mạng xã hội việc cô đã nhận lời cầu hôn của bạn trai ngoài ngành giải trí.