李浩轩酷爱泰拳和武术表演，14岁就获得国家二级运动员称号。读高中期间任天津新丝路模特公司模特，并为多个品牌担任T台模特，还被北京全景杂志社邀请为平面广告特约模特。

2007年，因在历史电视纪录片《前清秘史》中饰演将军李成梁而正式进入演艺圈；5月，因参加东方卫视主办的《加油！好男儿》获广州赛区4强，全国32强；11月，参演家庭伦理剧《一生有你》（又名《死去活来》），饰演夏克俭的儿子夏晓波。

2010年12月，出演由冯小刚执导爱情喜剧电影《非诚勿扰2》。

2012年1月，参演视觉恐怖惊悚电影《惊魂游戏》，在剧中饰演观念前卫、爱好时尚的都市青年阿森，与美美是处于热恋时期的情侣；4月，参演年代家庭励志剧《南国有佳人》，在剧中饰演富商之子冯士元。

2013年7月，参演惊悚动作片《致命CS》（又名《鬼马灯》），饰演蒋青。

2014年，与何润东等联袂主演古装电视剧《江淮依旧》，在剧中饰演与郑宏林一同缉私的青年盛世坤。

2015年1月，主演近代功夫剧《青年霍元甲》，饰演青年时期的民族英雄霍元甲。11月，出演武警反恐题材电视剧《反恐特战队》，饰演面容硬朗的狙击手赵晓波，与杨灿是最好的战友和搭档。

2016年4月，出演古装传奇剧《乾隆秘史》（又名《大清宝典》），在剧中饰演镖局总镖头胡一刀；5月，与郑恺搭档参演都市青春励志剧《那年青春我们正好》，饰演肖小军曾经的兄弟、刘婷的丈夫郭海兵。

2018年，由李浩轩主演的电视剧《一路繁花相送》于2月7日登陆东方、江苏卫视。

2019年2月7日，参演金庸同名武侠小说改编古装武侠剧《倚天屠龙记》，饰演角色常遇春。

2020年12月1日，参演的古装历史政治剧《大秦赋》在中央电视台电视剧频道首播，在剧中饰演燕太子丹。

2021年，参演电视剧《理想照耀中国》；1月，参演跨国打击海外犯罪题材电视剧《刑警之海外行动》，饰演龙涛；9月16日，主演的年代剧《铁道风云》在央视八套播出，饰演曹默飞；11月参演电视剧《北洋残案》。

2022年，参演电视剧《飞狐外传》播出；11月2日，参演电视剧《促醒者》播出。

2024年3月18日，参演电视剧《与凤行》播出。