2002年，出演首部电视剧《麻辣高校生》，从而进入演艺圈。
2003年，出演丁宁、陈孝萱、李李仁主演的都市情感剧《阿萨布路1号》，在剧中饰演小炮。
2005年，在天心、曾国城、聂云主演的时装剧《八星报喜》中饰演小安。
2006年，出演陈怡蓉、范逸臣主演的台湾励志偶像剧《宝岛少女成功记》，在剧中饰演赵振威和李秋雁的私生子赵正焱。
2007年，出演首部电影《女人香》，在剧中与萧淑慎有对手戏。
2008年，客串台湾偶像剧《命中注定我爱你》，在剧中饰演欣怡的前男友古驰。
2009年，出演阮经天、杨谨华、温升豪主演的台湾偶像剧《败犬女王》，在剧中饰演魏尔刚。
2010年，出演隋棠、温升豪、宥胜主演的台湾偶像剧《犀利人妻》，在剧中饰演郝康德。
2011年，与邱泽、柯佳嬿、温昇豪、蔡淑臻合作主演台湾偶像剧《小资女孩向前冲》，在剧中饰演史特龙。
2012年，与温升豪、宥胜、朱芯仪合作主演电影《犀利人妻最终回：幸福男·不难》，在剧中饰演郝康德；同年，出演改编自网络经典文学《第一次的亲密接触》的同名舞台剧；同年，出演大爱剧场《博士阿嬷》，在剧中饰演糖厂技术员。
2013年，出演电影《我们都不完美》，在剧中饰演一位暗恋单亲妈妈江祖平的市场小贩，这是他首度与江祖平合作。
2014年，出演三立、东森八点华剧《女人30情定水舞间》，在剧中饰演艾德森；同年，出演台视八点档《春梅》，在剧中饰演日本警察。
2015年，出演民视周日剧《星座爱情─牡羊座》，在剧中饰演张家明，与白家绮有对手戏。
2010年，李沛旭因出演台湾偶像剧《犀利人妻》而与同剧女演员蔡淑臻结识。2011年，李沛旭与蔡淑臻交往。
李沛旭演技到位，就连客串也能自成一格，能将角色鲜明演活。李沛旭的身材比较好，他因为当过健身教练而拥有“倒三角背肌”，人鱼线的强度更是不输蔡沛然。
