2000年，师从表演艺术家刘宝寅学习表演和台词艺术，科班出身的李悦铭北京电影学院表演系毕业，先后出演过多部影视剧以及众多广告的拍摄。
2007年，同张逸凡、陆梦馨合作出演大型魔幻剧《火力少年王2》出道。同年，出演电视剧《青春纪念册》，饰演乔迪。
2008年，同朱杰、林江国合作出演电视剧《海魂》，饰演白无常。
2009年，出演电视剧《青春问号》，饰演钱庄。
2012年，同杨志刚、郑凯合作出演军旅题材电视剧《火蓝刀锋》。
2013年，李悦铭加盟郭敬明导演电影《小时代》、《小时代2：青木时代》，扮演杨幂饰演的林萧大学时期的男友简溪。同年，同黑子、胡可合作出演电视剧《亚丁湾的月亮》。