Cuộc thi Hoa hậu Hoàn Vũ 2016 tại Manila, Philippines

Ngày 18 tháng 12, cô chính thức đại diện Việt Nam tham dự Hoa hậu Hoàn vũ 2016 tại Manila, Philippines thay cho Á hậu 1 Ngô Trà My.[1] Cô là người đẹp được ban tổ chức Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam đầu tư cho lần thi này.

Cô là đại diện Việt Nam đầu tiên tại Hoa hậu Hoàn Vũ được mời tham gia các hoạt động quảng bá cùng ban tổ chức trước khi cuộc thi diễn ra.

Quốc phục cô mặc dự thi mang tên Nàng Mây do Thái Trung Tín lên ý tưởng, đây cũng là năm đầu tiêu ban tổ chức Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam mở phần thi tìm kiếm Quốc phục do các nhà thiết kế tự do trên khắp các nước để cho đại diện Việt Nam.[2] Trang phục dạ hội dành cho Lệ Hằng do Nhà thiết kế Chung Thanh Phong là người thiết kế. Nhà thiết kế Nick Verreos đánh giá chiếc đầm cô mặc lọt top 3 trang phục dạ hội đẹp nhất.

Năm 2017, cô trở lại với vị trí Cố vấn chuyên môn tại chương trình Tôi là Hoa hậu Hoàn Vũ Việt Nam.

Cuộc đua kỳ thú 2019

Năm 2019, cô tham gia chương trình Cuộc đua kỳ thú 2019 cùng Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam 2017 H'Hen Niê. Xuất sắc vượt qua 9 đội chơi, đội Vàng của cô và H'Hen Niê đã giành ngôi Quán quân cùng số tiền thưởng 300.000.000 đồng. Cả hai quyết định dùng toàn bộ cho công tác thiện nguyện tại huyện Mèo Vạc, tỉnh Hà Giang. Đây là địa điểm ghi hình chặng đầu tiên và cả hai xúc động chứng kiến cuộc sống khó khăn của bà con nơi đây.[3][4]