2002年，李大海被父亲李成儒带入影视圈，在电视剧《刑警的故事》中扮演了伙计张海东。

2005年，在黄力加执导的都市悬疑《惊险生活》中饰演海宁集团副总胡必刚之子胡东波。

2006年年5月，李大海参演周晓文执导的电视剧《逃亡香格里拉》；7月，从盛基艺术学院毕业；10月签约“中视影视”。

2007年10月，李大海推出推出个人首张唱片《海子》。2008年4月，李大海来到南京为开拍的22集电视连续剧《少年棋王》做宣传，出演这部戏是因为父亲李成儒的举荐。

2009年4月，李大海与父亲李成儒参加北京电视台科教频道的访谈节目《非常父母》；6月，参演李成儒自编自导的年代剧《龙须沟》。

2010年6月，李大海领衔主演的电视电影《我要的飞翔》杀青，在片中饰演创作歌手。

2013年11月，李大海加盟浙江卫视出品的青春励志真人秀节目《我不是明星》，最终获得了总决赛季军。

2014年2月，李大海与乔乔做客黑龙江卫视的娱乐互动节目《挑战名人墙》；3月，参加《梦想起航》公益主题曲的录制。

2015年1月16日，与高丽雯联袂主演朱青阳执导的谍战悬疑电影《谍·莲花》上映；12月，李大海作为第五届北京国际微电影节唯一的受邀演出嘉宾出席活动红毯及颁奖盛典。

2017年11月，青年导演李大海入选“青年电影A计划”，成为其中一员。

2018年3月，李大海参演电影《创业联盟》，在影片中饰演一个运筹帷幄但又高冷淡漠的青年创客。

李大海的父亲是演员李诚儒，在李大海6岁的时候，父母因为性格不合而离异，之后李大海随母亲生活。

2008年3月26日，在“地球一小时”公益活动上，李大海献唱自己创作的励志公益歌曲《与众不同》。

2014年3月16日，李大海出席在北京鸟巢举行的“寻找最美儿童-天使在行动”全球公益选拔活动启幕礼，并被授予“慈善艺人大使”；5月，李大海担任制作人并与潘阳、爱新觉罗媚等合唱“梦想启航”公益行动主题曲《我手心的光》；12月2日，李大海作为发起人，携演员马德华、李勤勤、冀涛等共同成立了心理行为康复训练明星公益服务基地。

李大海因为父亲的关系踏入影视圈，并拍摄《龙须沟》等多部影视剧，但他最喜欢的还是做音乐，对自己的定位也是音乐人。他拥有自己的音乐工作室，并担任多部影视剧的音乐制作。除音乐、演艺事业，李大海一直低调支持公益事业，坚持在东城区残联义务为残疾朋友做心理辅导，用音乐的方式和他们沟通，受到了许多残疾朋友的喜爱。