2011─2014: Korai karrier
Luhan volt az EXO második tagja, akit 2011. december 27-én hivatalosan is bemutattak a nyilvánosságnak. Taóval, Chennel és Kajjal együtt az SBS Gayo Daejun eseményén mutatkozott be először a televízióban, ugyanezen év december 29-én. A csoport első kislemeze, a "What Is Love" 2012. január 30-án jelent meg. A csoport március 9-én adta ki második kislemezét, "History" címmel. A csoport előbemutatóját 2012. március 31-én tartották a szöuli olimpiai stadionban, száz nappal a debütálásuk első trailerének 2011. december 21-i bemutatója után. A bemutatót körülbelül 3000 rajongó és 8000 kiválasztott jelölt számára tartották, hogy megnézzék a fellépéseiket. A csoport 2012. április 1-jén sajtótájékoztatót tartott és bemutatta előadásait a pekingi Közgazdasági és Nemzetközi Üzleti Egyetem nagytermében, Kínában. Április 24-én D.O.-val , Baekhyun-nal, Chen-nel, BoA-val, Kangta-val, TVXQ-val, Taeyeon-nal, Yesung-nal, Jonghyun-nal és Lunával együtt kiadtak egy dalt az I AM című film soundtrackjéhez. , a "Dear My Family" címmel. 2012. augusztus 23-án az S.M. Entertainment bejelentette, hogy Luhan BoA-val együtt fog fellépni az "Only One" című dalban, a Music Bank augusztus 24-i epizódjában. Luhan lett a negyedik, aki fellép az énekesnővel Yunho, Eunhyuk, Taemin és Sehun után.
Ugyanezen év október 16-án bejelentették, hogy részt vesz a 6 tagú Younique Unit tánccsoportban, Eunhyuk, Hyoyeon, Taemin, Henry Lau és Kai mellett, akik a "Maxstep" című veloster főcímdalt adják elő a PYL Younique Album című albumhoz, amely az S.M. Entertainment és a Hyundai közös albuma. A dal videó teaserét másnap mutatták be a PYL Younique Show-ban. A dal hivatalosan 2012. október 31-én jelent meg.
2013. június 23-án részt vett a kínai csapatban a 2013-as sanghaji Ázsiai Álom Kupa labdarúgó-mérkőzésén. 2014 januárjában részt vett az Idol Star atlétikai bajnokságon. 2014. április 23-án bekerült az East Chen által rendezett 20 Once Again című film szereplőgárdájába. Az SM egyik képviselője a következőket mondta a Newsennek: "Luhant megerősítették a 20 Once Againben. Jelenleg a forgatási időpontokat állítjuk be". A film a Miss Granny című koreai film kínai változata, amelyben egy idős hölgy visszatér fiatalnak, és 2015 januárjában mutatták be. 2014. augusztus 13-án Luhan egyik bejegyzése a hivatalos Weibo fiókján több mint 13 millió kommentet ért el, ezzel bekerült a "Guinness-rekordok" közé, mint az a személy, aki a legtöbb kommentet kapta egy Weibo-bejegyzéshez. Augusztus 19-én az S.M. Entertainment egy fotót tett közzé Luhanról a "Guinness World Records" oklevéllel és egy világrekordtartó medállal. Ugyanezen év október 10-én pert indított az S.M. Entertainment ellen a kizárólagossági megállapodásának felbontása érdekében, elsősorban egészségügyi problémákra hivatkozva. Még októberben szerepelt az EXO 90:2014 számára készült "The Last Game" című videoklip remake-jében. December 1-jén pedig kiadta az "Our Tomorrow" című dalát a 20 Once Again című film soundtrackjéhez. A dal a Baidu Music Charton az első helyen végzett.
2015-2016: Xperience és Xplore
2015. január 26-án jelentették be, hogy Luhan énekli a főcímdalt az Elvtársak című film megjelenéséhez: Majdnem egy szerelmi történet, Kínában. A "Tian Mi Mi" című dal hivatalosan február 3-án jelent meg. Január 28-án bejelentették, hogy a Blind című dél-koreai film kínai változatot nyer, The Witness címmel, Luhan főszereplésével. A filmet ugyanezen év október 30-án mutatták be Kínában. 2015 februárjában megjelent a 12 arany kacsa című filmben. Március 11-én a Legendary Entertainment bejelentette, hogy Luhan szerepet kap a Zhang Yimou által rendezett The Great Wall című filmben Matt Damon, Andy Lau és Pedro Pascal mellett. A filmet Kínában 2016. december 15-én mutatta be a China Film Group, az Egyesült Államokban pedig 2017. február 17-én a Universal. 2015. május 27-én kiderült, hogy Luhan és a tajvani énekes, David Tao felvették a 2022-es téli olimpia főcímdalát. A "Please Come to the Great Wall to Ski" című dalhoz 2015 júliusában jelent meg a klip. Augusztus 28-án a Running Man műsor kínai változatának fix tagja lett, melynek címe Hurry Up, Brother. Szeptember 11-én Luhan megerősítést kapott a népszerű The Lost Tomb című webdráma filmváltozatában, melynek címe Time Raiders, és Wu Xie-t alakítja. A Le Vision Pictures által 2016. augusztus 5-én megjelentetett filmet.
Szeptember 14-én jelentette meg első minialbumát Reloaded I címmel, a címadó "That Good Good" című számmal együtt a QQ Music Charts-on keresztül. Az albumból már az első napon 880 000 példányt adtak el, ami a hivatalos megjelenés első napján mért legmagasabb eladási szám, és a QQ Music-on is több mint egymillió eladást ért el, ezzel beállítva a gyorsabb digitális albumeladások rekordját. Napokkal később megjelent a "Your Song" című dal. Még szeptemberben Lu Han megdöntötte saját rekordját a Guinness World Records-on, mint az a személy, aki a legtöbb kommentet kapta egy Weibo-poszthoz, meghaladva a 87 millió kommentet. 2015. október 14-én kiadta a "Medals" című dalát, amely a The Witness című film kislemezeként és soundtrackjeként is megjelent. Az iTunes-on ugyanezen év november 4-én jelent meg, és az első helyen debütált a China V Charton, valamint a Billboard Hot 100-on, így ez volt az első mandarin nyelvű kislemez, amely az utolsó helyen végzett. Szintén októberben jelent meg a "Football Gang" című kislemeze. November elején kiadta a "Promises" című dalához készült klipet, melyet napokkal később kislemezként is megjelentetett. December 1-jén kiadta a Reloaded II című minialbumot, amely a "Lu" és a "Deep" című dalokat tartalmazza. A "Deep" című dal a Kung Fu Panda 3 filmzenéjén is szerepelt. Első stúdióalbumát Reloaded címmel 2015. december 22-én adta ki. Az album Japánban a Tower Records listájának élére került, és az egyetlen olyan album lett a szárazföldi Kínából, amely a tajvani G-Music chart Top 5-be került.
2016. január 6-án megjelent a Star Wars: Az ébredő Erő című film soundtrackjéhez készült "The Inner Force" című dala, amely a második helyen debütált a kínai V Charton. Ugyanezen év február 16-án kiadta a Reloaded+ című minialbumot, az "Excited" című címadó dallal együtt. Ugyanezen év márciusában megjelent az "Adventure Time" című dalhoz készült klipje. 2016. március 26-án Luhan megkezdte első szóló turnéját, Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour címmel, április 2-án Pekingben és Guangzhou-ban, április 9-én pedig Sanghajban ugyanezen év áprilisában. 2016 júniusában megkapta Chen Changsheng főszerepét a Hunan Televízió Fighter of The Destiny című sorozatában. Ugyanezen év október 21-én kiadta az Xperience minialbumot, melynek címadó dala a "Catch Me When I Fall" volt. 2016 decemberében szerepelt a See You Tomorrow című filmben. Decemberben December 27-én kiadta az Xplore című minialbumot, a "Winter Song" és a "Skin to Skin" című dalokkal együtt. A klipjeivel 2017 januárjában jelent meg.
2017-től napjainkig: Kockázat és képzelet
2017-ben Luhan első televíziós drámájában, a Végzet harcosa című wuxia fantasy sorozatban fog szerepelni. Ugyanezen év februárjában szerepet kapott az 5 Centimers Per Second című filmben is, amelyet az azonos című japán regényből adaptáltak. Január 21-én hivatalosan elindította a Venture című digitális albumot a What If I Said című kislemezzel együtt a QQ Music, KuGou Music és Kuwo Music oldalakon, és mindössze 3 perc alatt 60 000 példányt, 10 perc alatt pedig 160 000 példányt adott el belőle. A "Roleplay" című dal február 27-én jelent meg kislemezként. 2017. április 19-én adta ki az Imagination című minialbumot, amelyhez az "On Call" és a "Say It" című dalokat adta ki.