2011─2014: Início de carreira
Luhan foi o segundo membro do EXO a ser formalmente apresentado ao público em 27 de dezembro de 2011. Junto com Tao, Chen e Kai, ele fez sua primeira apresentação na televisão no evento SBS Gayo Daejun em 29 de dezembro do mesmo ano. O primeiro single do grupo, "O que é amor", foi lançado em 30 de janeiro de 2012. O grupo lançou seu segundo single, intitulado "History" (História) em 9 de março. A pré-estréia do grupo foi realizada no Estádio Olímpico de Seul em 31 de março de 2012, cem dias após o lançamento do primeiro trailer de sua estréia, em 21 de dezembro de 2011. A vitrine foi realizada para cerca de 3.000 fãs de 8.000 candidatos selecionados para assistir a suas apresentações. O grupo realizou uma coletiva de imprensa e mostrou suas apresentações no Grande Salão da Universidade de Economia e Negócios Internacionais em Pequim, China, em 1º de abril de 2012. Em 24 de abril, junto com D.O. , Baekhyun, Chen, BoA, Kangta, TVXQ, Taeyeon, Yesung, Jonghyun e Luna, lançaram uma canção para a trilha sonora do filme EU SOU. intitulada "Querida Minha Família". Em 23 de agosto de 2012, a S.M. Entertainment anunciou que Luhan se apresentará com BoA na canção "Only One", para o episódio de 24 de agosto do Music Bank. Luhan tornou-se o quarto a se apresentar com a cantora depois de Yunho, Eunhyuk, Taemin e Sehun.
Em 16 de outubro do mesmo ano, foi anunciado que ele participaria do grupo de dança Younique Unit com 6 membros, ao lado de Eunhyuk, Hyoyeon, Taemin, Henry Lau e Kai interpretando a canção temática de veludo intitulada "Maxstep" para o álbum PYL Younique Album, sendo um álbum de colaboração entre S.M. Entertainment e Hyundai. Um vídeo teaser da canção foi exibido no Show PYL Younique no dia seguinte. A canção foi oficialmente lançada em 31 de outubro de 2012.
Em 23 de junho de 2013, ele participou da equipe chinesa de uma partida de futebol na Copa dos Sonhos Asiáticos de 2013 em Xangai. Em janeiro de 2014, ele participou do campeonato Idol Star Athletics. Em 23 de abril de 2014, ele foi elenco do elenco de 20 Mais uma vez, dirigido por East Chen. Um representante da SM disse a Newsen: "Luhan foi confirmado em 20 Uma vez Mais. No momento, estamos ajustando os horários das filmagens". O filme é uma versão chinesa do filme coreano, Miss Granny, no qual uma senhora idosa volta a ser jovem, e estreou em janeiro de 2015. Em 13 de agosto de 2014, um post de Luhan em sua conta oficial Weibo alcançou mais de 13 milhões de comentários, entrando assim nos "Recordes Mundiais do Guinness" como a pessoa que tem mais comentários em um post Weibo. Em 19 de agosto, a S.M. Entertainment postou uma foto de Luhan com seu certificado "Recordes Mundiais Guinness" e uma medalha de recordista mundial. Em 10 de outubro do mesmo ano, ele entrou com uma ação judicial contra a S.M. Entertainment para cancelar seu acordo de exclusividade, principalmente devido a problemas de saúde. Ainda em outubro, ele estrelou o remake do videoclipe do "The Last Game" feito para a EXO 90:2014. Em 1º de dezembro, ele lançou a música "Our Tomorrow" para a trilha sonora de 20 Again. A canção atingiu a posição de número um na Carta Musical Baidu.
2015–2016: Carreira de ator, série Reloaded, Xperience e Xplore
Em 26 de janeiro de 2015, foi anunciado que Luhan cantaria a canção temática para o lançamento do filme Camaradas: Quase uma história de amor, na China. A canção intitulada "Tian Mi Mi," foi oficialmente lançada em 3 de fevereiro. Em 28 de janeiro, foi anunciado que o filme sul-coreano Blind ganharia uma versão chinesa, intitulada The Witness, estrelada por Luhan. O filme foi lançado na China no dia 30 de outubro do mesmo ano. Em fevereiro de 2015, apareceu no filme 12 Patos de Ouro. Em 11 de março, a Legendary Entertainment anunciou que Luhan seria elenco em The Great Wall, dirigido por Zhang Yimou junto com Matt Damon, Andy Lau e Pedro Pascal. O filme foi lançado pelo China Film Group na China em 15 de dezembro de 2016 e nos Estados Unidos em 17 de fevereiro de 2017 pela Universal. Em 27 de maio de 2015, foi revelado que Luhan e o cantor taiwanês David Tao haviam gravado a música tema para os Jogos Olímpicos de Inverno de 2022. A canção intitulada "Please Come to the Great Wall to Ski" teve seu vídeo musical lançado em julho de 2015. Em 28 de agosto, ele se tornou um membro fixo da versão chinesa do programa Running Man, intitulado "Hurry Up, Brother". Em 11 de setembro, Luhan foi confirmado na versão cinematográfica do popular drama da web The Lost Tomb, intitulado Time Raiders, interpretando Wu Xie. Lançado por Le Vision Pictures em 5 de agosto de 2016.
Em 14 de setembro, ele lançou seu primeiro mini-álbum intitulado Reloaded I, juntamente com a faixa título "That Good Good", via QQ Music Charts. O álbum vendeu 880.000 cópias no primeiro dia, o maior número de vendas registrado no primeiro dia de lançamento oficial, e também atingiu mais de um milhão de vendas na QQ Music, estabelecendo o recorde de vendas mais rápidas de álbuns digitais. Dias depois ele lançou a música "Your Song". Ainda em setembro Lu Han quebrou seu próprio recorde no Guinness World Records como a pessoa com a maior quantidade de comentários em um post de Weibo, superando 87 milhões de comentários. Em 14 de outubro de 2015, ele lançou a música "Medals" como single e trilha sonora para o filme The Witness. Sendo lançada no iTunes em 4 de novembro do mesmo ano, estreando na posição número um no China V Chart, bem como na Billboard Hot 100, tornando-a o primeiro single em mandarim a chegar em último. Também em outubro, ele lançou o single "Football Gang". No início de novembro ele lançou o videoclipe da música "Promises", sendo lançado como single dias depois. Em 1º de dezembro ele lançou o mini-álbum Reloaded II, contendo as canções "Lu" e "Deep". A canção "Deep" também foi incluída na trilha sonora do Kung Fu Panda 3. Ele lançou seu primeiro álbum de estúdio, intitulado Reloaded, em 22 de dezembro de 2015. O álbum encabeçou a tabela da Tower Records no Japão, e se tornou o único álbum da China continental a entrar no Top 5 da tabela G-Music de Taiwan.
Em 6 de janeiro de 2016, ele lançou a canção "The Inner Force" para a trilha sonora de Star Wars: The Force Awakens, estreando em número dois na China V Chart. Em 16 de fevereiro do mesmo ano, ele lançou o mini-álbum Reloaded+, junto com a faixa título "Excited". Em março do mesmo ano ele lançou o videoclipe da música "Adventure Time". Em 26 de março de 2016, Luhan iniciou sua primeira turnê solo, intitulada Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour, em Beijing e Guangzhou em 2 de abril, e Xangai em 9 de abril do mesmo ano. Em junho de 2016, ele conseguiu o papel principal de Chen Changsheng na série Hunan Television, Fighter of The Destiny. Em 21 de outubro do mesmo ano, ele lançou o mini-álbum Xperience, com a faixa título "Catch Me When I Fall". Em dezembro de 2016, ele fez uma aparição no filme "Vejo Você Amanhã". Em 27 de dezembro, lançou o mini-álbum Xplore, juntamente com as músicas "Winter Song" e "Skin to Skin". Com seus vídeos musicais lançados em janeiro de 2017.
2017-presente: Aventura e Imaginação
Em 2017, Luhan será protagonista em seu primeiro drama televisivo, Fighter of the Destiny, uma série de fantasias de wuxia. Em fevereiro do mesmo ano ele também foi elenco do filme 5 Centimeters Per Second adaptado do romance japonês de mesmo nome. Em 21 de janeiro, lançou oficialmente o único álbum digital Venture junto com o single "What If I Said" na QQ Music, KuGou Music e Kuwo Music, vendendo 60.000 cópias em apenas 3 minutos e 160.000 em 10 minutos. A música "Roleplay" foi lançada como single no dia 27 de fevereiro. Ele lançou o mini-álbum Imagination em 19 de abril de 2017, acompanhado pelas músicas "On Call" e "Say It".