2011─2014: Începutul carierei
Luhan a fost al doilea membru al trupei EXO care a fost prezentat oficial publicului pe 27 decembrie 2011. Împreună cu Tao, Chen și Kai, el a avut prima sa apariție televizată la evenimentul SBS Gayo Daejun din 29 decembrie a aceluiași an. Primul single al grupului, "What Is Love", a fost lansat pe 30 ianuarie 2012. Grupul și-a lansat cel de-al doilea single, intitulat "History", pe 9 martie. Showcase-ul de dinaintea show-ului grupului a avut loc la Stadionul Olimpic din Seul pe 31 martie 2012, la o sută de zile după lansarea primului trailer al debutului său, pe 21 decembrie 2011. Showcase-ul a avut loc pentru aproximativ 3.000 de fani ff 8.000 de candidați selectați pentru a le urmări prestațiile. Grupul a ținut o conferință de presă și și-a prezentat performanțele la Sala Mare a Universității de Economie și Afaceri Internaționale din Beijing, China, la 1 aprilie 2012. Pe 24 aprilie, împreună cu D.O. , Baekhyun, Chen, BoA, BoA, Kangta, TVXQ, Taeyeon, Yesung, Jonghyun și Luna, a lansat o melodie pentru coloana sonoră a filmului I AM. , intitulat "Dear My Family". La 23 august 2012, S.M. Entertainment a anunțat că Luhan va cânta alături de BoA în piesa "Only One", pentru episodul din 24 august al emisiunii Music Bank. Luhan a devenit al patrulea care a cântat cu cântăreața, după Yunho, Eunhyuk, Taemin și Sehun.
Pe 16 octombrie a aceluiași an, a fost anunțat că va participa în grupul de dans Younique Unit, format din 6 membri, alături de Eunhyuk, Hyoyeon, Taemin, Henry Lau și Kai interpretând piesa tematică veloster intitulată "Maxstep" pentru albumul PYL Younique Album, fiind un album de colaborare între S.M. Entertainment și Hyundai. Un teaser video al cântecului a fost prezentat la PYL Younique Show a doua zi. Melodia a fost lansată oficial pe 31 octombrie 2012.
La 23 iunie 2013, a participat în echipa Chinei la un meci de fotbal la Asian Dream Cup 2013 de la Shanghai. În ianuarie 2014, a participat la Campionatul de atletism Idol Star. La 23 aprilie 2014, a fost distribuit în distribuția filmului 20 Once Again, regizat de East Chen. Un reprezentant al SM a declarat pentru Newsen: "Luhan a fost confirmat în 20 Once Again. În acest moment ajustăm timpii de filmare". Filmul este o versiune chineză a filmului coreean, Miss Granny, în care o bătrână se întoarce să fie tânără, și a avut premiera în ianuarie 2015. La 13 august 2014, o postare a lui Luhan pe contul său oficial de Weibo a ajuns la peste 13 milioane de comentarii, intrând astfel în "Guinness World Records" ca persoană care are cele mai multe comentarii într-o postare pe Weibo. Pe 19 august, S.M. Entertainment a postat o fotografie cu Luhan alături de certificatul "Guinness World Records" și de o medalie de deținător al recordului mondial. La 10 octombrie a aceluiași an, a intentat un proces împotriva S.M. Entertainment pentru a anula acordul de exclusivitate, în principal din cauza problemelor de sănătate. Tot în octombrie, a jucat în remake-ul videoclipului muzical pentru "The Last Game" realizat pentru EXO 90:2014. Pe 1 decembrie, a lansat piesa "Our Tomorrow" pentru coloana sonoră a filmului 20 Once Again. Melodia a ajuns pe prima poziție în Baidu Music Chart.
2015-2016: Cariera de actor, seria Reloaded, Xperience și Xplore
Pe 26 ianuarie 2015, a fost anunțat că Luhan va cânta melodia tematică pentru lansarea filmului Comrades: Almost a Love Story, în China. Melodia intitulată "Tian Mi Mi Mi", a fost lansată oficial pe 3 februarie. La 28 ianuarie, s-a anunțat că filmul sud-coreean Blind va câștiga o versiune chineză, intitulată The Witness, cu Luhan în rolul principal. Filmul a fost lansat în China la 30 octombrie a aceluiași an. În luna februarie a anului 2015, a apărut în filmul 12 Golden Ducks. La 11 martie, Legendary Entertainment a anunțat că Luhan va fi distribuit în filmul The Great Wall, regizat de Zhang Yimou, alături de Matt Damon, Andy Lau și Pedro Pascal. Filmul a fost lansat de China Film Group în China pe 15 decembrie 2016, iar în Statele Unite pe 17 februarie 2017 de Universal. La 27 mai 2015, s-a dezvăluit că Luhan și cântărețul taiwanez David Tao au înregistrat melodia tematică pentru Jocurile Olimpice de iarnă din 2022. Cântecul intitulat "Please Come to the Great Wall to Ski" a avut videoclipul său muzical lansat în iulie 2015. La 28 august, a devenit membru fix al versiunii chineze a programului Running Man, intitulat Hurry Up, Brother. La 11 septembrie, Luhan a fost confirmat în versiunea cinematografică a popularei drame web The Lost Tomb, intitulată Time Raiders, interpretându-l pe Wu Xie. Lansată de Le Vision Pictures la 5 august 2016.
Pe 14 septembrie, a lansat primul său mini-album intitulat Reloaded I, împreună cu piesa de titlu "That Good Good", prin intermediul QQ Music Charts. Albumul s-a vândut în 880.000 de exemplare în prima zi, cel mai mare număr de vânzări înregistrat în prima zi de lansare oficială, și a ajuns, de asemenea, la peste un milion de vânzări în QQ Music, stabilind recordul pentru vânzări mai rapide de albume digitale. Câteva zile mai târziu a lansat piesa "Your Song". Tot în septembrie, Lu Han și-a doborât propriul record în Guinness World Records ca persoană cu cel mai mare număr de comentarii la o postare pe Weibo, depășind 87 de milioane de comentarii. Pe 14 octombrie 2015, a lansat melodia "Medals" ca single și coloană sonoră pentru filmul The Witness. Fiind lansată pe iTunes pe 4 noiembrie a aceluiași an, debutând pe prima poziție în China V Chart, precum și în Billboard Hot 100, fiind primul single în mandarină care a ajuns pe ultimul loc. Tot în octombrie a lansat single-ul "Football Gang". La începutul lunii noiembrie a lansat videoclipul pentru piesa "Promises", fiind lansat ca single câteva zile mai târziu. La 1 decembrie a lansat mini-albumul Reloaded II, care conține piesele "Lu" și "Deep". Melodia "Deep" a fost inclusă și în coloana sonoră a filmului Kung Fu Panda 3. Și-a lansat primul album de studio, intitulat Reloaded, la 22 decembrie 2015. Albumul a ocupat primul loc în topul Tower Records din Japonia și a devenit singurul album din China continentală care a intrat în Top 5 al topului G-Music din Taiwan.
Pe 6 ianuarie 2016, a lansat piesa "The Inner Force" pentru coloana sonoră a filmului Star Wars: The Force Awakens, debutând pe locul doi în China V Chart. La 16 februarie a aceluiași an, a lansat mini-albumul Reloaded+, împreună cu piesa de titlu "Excited". În luna martie a aceluiași an a lansat videoclipul pentru piesa "Adventure Time". Pe 26 martie 2016, Luhan și-a început primul turneu solo, intitulat Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour, în Beijing și Guangzhou pe 2 aprilie, și în Shanghai pe 9 aprilie a aceluiași an. În iunie 2016, a obținut rolul principal al lui Chen Changsheng în serialul televiziunii Hunan, Fighter of The Destiny. La 21 octombrie a aceluiași an, a lansat mini-albumul Xperience, cu piesa de titlu "Catch Me When I Fall". În decembrie 2016, a avut o apariție în filmul See You Tomorrow. În decembrie Pe 27 decembrie, a lansat mini-albumul Xplore, împreună cu piesele "Winter Song" și "Skin to Skin". Cu videoclipurile sale muzicale lansate în ianuarie 2017.
2017-prezent: Risc și imaginație
În 2017, Luhan va juca în prima sa dramă de televiziune, Fighter of the Destiny, o serie de wuxia fantasy. În luna februarie a aceluiași an a fost distribuit și pentru filmul 5 centimetri pe secundă, adaptat după romanul japonez cu același nume. Pe 21 ianuarie, a lansat oficial albumul digital single Venture împreună cu single-ul "What If I Said" pe QQ Music, KuGou Music și Kuwo Music, vânzând 60.000 de exemplare în doar 3 minute și 160.000 în 10 minute. Piesa "Roleplay" a fost lansată ca single pe 27 februarie. A lansat mini-albumul Imagination pe 19 aprilie 2017, însoțit de melodiile "On Call" și "Say It".