1993年，年仅15岁的李婷宜被星探发掘进入演艺圈；同年，与金超群、陆一龙、何家劲、宋达民合作主演古装断案剧《包青天之紫金锤》，在剧中饰演温柔可人的清倌翠玉，这是她的首部电视剧作品。

1995年，推出首张个人音乐专辑《伤过心的人》，收录了包括《爱情是女人的全部》、《找个地方偷偷地哭》等在内的10首歌曲，从而正式进军歌坛。

1996年，推出第二张个人音乐专辑《舍不得的不只是你》，收录了包括《为你深爱过》、《蔚蓝的天气》等在内的10首歌曲。

1997年，与成龙、理查德·诺顿、高比莉莉合作主演贺岁喜剧电影《一个好人》，在片中饰演男主角Jackie的女朋友Miki，与成龙饰演一对情侣，这也是她的首部电影作品；同年，与周文健、吴毅将合作主演武打电影《老鼠龙之猛龙过港》，在片中饰演女主角翠儿；与此同时，李婷宜还被琼瑶相中，并邀请她出演清宫情感剧《还珠格格》中的女主角小燕子，但由于她在香港拍摄电影《老鼠龙之猛龙过港》，而导致档期相撞，最终放弃了这次机会。

1999年，与张卫健、恬妞、樊少皇、何美钿合作主演古装武侠剧《少年英雄方世玉》，在剧中饰演为人善良且爱女扮男装的严咏春，并与樊少皇合唱该剧的插曲《心的守候》；同年，凭借电视剧《少年英雄方世玉》获得“大众电视”大陆地区最受欢迎女艺人奖。

2000年，凭借电视剧《少年英雄方世玉》获得“大众电视”最受欢迎港台演员奖；同年，与马景涛、陈德容、赵擎合作主演古装武侠剧《新蜀山剑侠》，在剧中饰演灵敏睿智且古灵精怪的李亦奇。

2001年1月15日，参加辽宁卫视音乐互动类节目《心跳约定》的录制；同年，与江淑娜、罗时丰、林健寰、马如风合作主演年代情感剧《望乡》，在剧中一人分饰二角，分别饰演了茂春的妻子春绸及其女儿雅云；同年3月，为单机游戏《新蜀山剑侠传》演唱主题曲《情难全》。

2003年，与杨丽菁、高雄、尹天照合作主演武打电影《霹雳蓝天使》，在片中饰演蓝天使集团的女杀手。

2004年，与张国立、张庭、张铁林、苗圃合作主演清装轻喜剧《宋莲生坐堂》，在剧中饰演范无同的女儿范茹；同年，出演杜德伟、天心、金沛辰、郑家榆主演的魔幻剧《第8号当铺》，在剧中饰演咖啡店店主谷海沄。

2005年，与罗嘉良、王学兵、林家栋合作主演古装武侠剧《天涯追缉令》，在剧中饰演七王爷的王妃柳丝丝。

2008年，与何琳、焦恩俊、曹荣、黑子合作主演古装神话剧《天地传奇》，在剧中饰演伏羲的母亲华胥。

2011年9月28日，出席在西宁举行的“FIRST青年电影展”闭幕式；同年，与陈小春、傅颖合作主演惊悚悬疑电影《诡婚》，在片中饰演因车祸而丧生并变成厉鬼的李仙儿，这是她的复出之作。

2012年5月，受邀出席“第二届乐视影视盛典”，并担任颁奖嘉宾；同年，参加卫视中文台谈话类综艺节目《麻辣天后宫》的录制。

2015年，出演大爱剧场系列剧《阿宽》，在剧中饰演年轻时的黄蔡宽。