È una superstar internazionale considerata fra i protagonisti del Boom coreano al cinema e in televisione. Noto come uno dei "Quattro re" in Asia, Lee è l'unico attore ad aver registrato il tutto esaurito al Tokyo Dome, con ben 45000 fan urlanti! Il suo tour in Giappone, nel 2007, a cui hanno preso parte 70000 fan, lo ha consacrato come una delle maggori star asiatiche di tutti i tempi.
Lee è nato a Seoul, in SudCorea e inizialmente il suo desiderio era diventare un regista di film; in seguito ha iniziato anche a recitare e nel 1991 ha interpretato un dramma televisivo in Corea Asphalt, My Hometown. Da allora ha interpretato molti drammi sul piccolo schermo, fra cui Tomorrow Love, Police, Son of Wind, White Knight 3.98, Happy Together, Beautiful Days e All In.
Nonostante la maggior parte del suo successo inziale sia dovuto ai film drammatici televisivi, la vera passione di Lee era fare film per il grande schermo. Nel 2008 era nel cast de Il buono, il matto e il cattivo di Kim Jee Woon e I Come with the Rain di Anh-Hung Tran; A Bittersweet Life di Kim Jee Woon, Three Extremes di Park Chan-Wook, Everybody Has a Little Secret, Addiction, Bungee Jumping of Their Own e Joint Security Area di Park Chan-Wook. Successivamente è stato impegnato nella produzione di Iris, il film televisivo coreano che ad oggi vanta il maggior budget mai utilizzato per un prodotto del genere. Il suo primo film hollywoodiano è G.I. Joe - La nascita dei Cobra, del 2010, che porta poi al sequel G.I. Joe - La vendetta.
Nel 2012 è nel cast del dramma in costume Masquerade, ambientato nel diciassettesimo secolo, per poi tornare a Hollywood l'anno successivo in Red 2 al fianco di Catherine Zeta-Jones, Bruce Willis, John Malkovich ed Helen Mirren. Ancora in america apparirà in Terminator Genisys e in Misconduct, un thriller che ha per protagonisti Anthony Hopkins e Al Pacino. Candidato agli Asian Film Awards come miglior attore protagonista per Inside Men nel 2016, nello stesso anno è nel cast del remake de I magnifici sette di Antoine Fuqua.
Tra le interpretazioni più recenti troviamo le serie Mr. Sunshine, Squid Game, Our Blues - Vite intrecciate e il film Concrete Utopia.
Lee attualmente è un ambasciatore dell'UNICEF e del Turismo per la Francia. E' stato inoltre nominato Cavaliere dell'Ordine delle Arti e delle Lettere dal governo francese, nel 2006.