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2012年，出演音乐剧《英雄》正式进入演艺圈。同年拍摄三星手机广告。

2013年，出演tvN开台7周年企划月火剧《篮球》，饰演报社记者崔信英一角，这是李伊利雅首次出演电视剧并担任女主角，在剧中与度智涵、郑东玄展开一段三角恋，该剧是一部以1940年代的朝鲜日治时期到解放后南北朝鲜分裂的激变时代为背景、篮球为主线，展开的关于一群热*青年的故事，改编自南北朝鲜分裂前初次亦是最后一次以“Korea”之名，在1948年出征奥运篮球赛并且打入八强的真实故事。同年1月在白智英的歌曲《讨厌》的MV中担任女主角；3月参演GB9的歌曲《像疯了一样》的MV。

2014年，出演KBS周末剧《真是好时节》，饰演拥有26次元精神世界的性格的老师金玛莉一角，在剧中和自己的学生玉泽演展开loveline。同年和赵仁成为除湿机代言。

2015年，参演SBS日日剧《归来的黄金福》，在剧中饰演黄金福的好友白艺玲一角，首次挑战恶角，与金镇佑、申多恩、郑银宇展开一段四角爱情，该剧将于2015年6月8日首播。同年拍摄wedding画报变身五月新娘。

2017年，参演电视剧《三流之路》，在剧中饰演朴惠兰一角。

2018年5月21日，参演的电视剧《汉谟拉比小姐》播出。11月，参演的电视剧《皇后的品格》播出。

2019年3月24日，参加综艺节目《所有人的厨房》。6月14日，参演的JTBC电视剧《辅佐官》播出，在剧中饰演尹惠媛。

2020年7月6日，主演的电视剧《模范刑警》定档在韩国JTBC电视台播出，在剧中饰演陈书景。