2011─2014: Wczesna kariera
Luhan był drugim członkiem EXO, który został formalnie zaprezentowany publiczności 27 grudnia 2011 roku. Wraz z Tao, Chen i Kai, wystąpił po raz pierwszy w telewizji na imprezie SBS Gayo Daejun 29 grudnia tego samego roku. Pierwszy singiel grupy, "What Is Love", został wydany 30 stycznia 2012 roku. Grupa wydała swój drugi singiel, zatytułowany "History" 9 marca. Pre-show showcase grupy odbył się na Stadionie Olimpijskim w Seulu 31 marca 2012 roku, sto dni po wypuszczeniu pierwszego zwiastuna debiutu 21 grudnia 2011 roku. Showcase odbył się dla około 3,000 fanów i 8,000 wybranych kandydatów do oglądania ich występów. Grupa zorganizowała konferencję prasową i pokazała swoje występy w Wielkiej Sali Uniwersytetu Ekonomii i Biznesu Międzynarodowego w Pekinie, w Chinach, 1 kwietnia 2012 roku. 24 kwietnia, wraz z D.O. , Baekhyun, Chen, BoA, Kangta, TVXQ, Taeyeon, Yesung, Jonghyun i Luna, wydali piosenkę na ścieżkę dźwiękową filmu I AM. , zatytułowaną "Dear My Family". 23 sierpnia 2012 roku, S.M. Entertainment ogłosiło, że Luhan wystąpi z BoA w piosence "Only One," w odcinku Music Bank 24 sierpnia. Luhan stał się czwartym po Yunho, Eunhyuk, Taemin i Sehun, który wystąpił z piosenkarką.
16 października tego samego roku ogłoszono, że będzie uczestniczył w 6-osobowej grupie tanecznej Younique Unit, wraz z Eunhyukiem, Hyoyeonem, Taeminem, Henrym Lau i Kai wykonując veloster theme song zatytułowany "Maxstep" na album PYL Younique Album, będący kolaboracyjnym albumem pomiędzy S.M. Entertainment i Hyundai. Teaser video piosenki został pokazany następnego dnia na PYL Younique Show. Piosenka została oficjalnie wydana 31 października 2012 roku.
23 czerwca 2013 roku wziął udział w meczu reprezentacji Chin w piłce nożnej na Asian Dream Cup 2013 w Szanghaju. W styczniu 2014 roku wziął udział w Idol Star Athletics Championship. 23 kwietnia 2014 roku znalazł się w obsadzie filmu 20 Once Again, którego reżyserem jest East Chen. Przedstawiciel SM powiedział Newsen: "Luhan został potwierdzony w 20 Once Again. W tej chwili dostosowujemy czas zdjęć". Film jest chińską wersją koreańskiego filmu Miss Granny, w którym starsza pani powraca, by być młodą, a jego premiera odbyła się w styczniu 2015 roku. 13 sierpnia 2014 roku, post Luhana na jego oficjalnym koncie Weibo osiągnął ponad 13 milionów komentarzy, wchodząc tym samym do "Guinness World Records" jako osoba, która ma najwięcej komentarzy w poście Weibo. 19 sierpnia S.M. Entertainment opublikowało zdjęcie Luhana z jego certyfikatem "Guinness World Records" i medalem rekordzisty świata. W dniu 10 października tego samego roku, złożył pozew przeciwko S.M. Entertainment, aby anulować umowę na wyłączność, głównie z powodu problemów zdrowotnych. Jeszcze w październiku wystąpił w remake'u teledysku do "The Last Game" wykonanego dla EXO 90:2014. 1 grudnia wydał piosenkę "Our Tomorrow" na ścieżkę dźwiękową 20 Once Again. Piosenka osiągnęła szczytową pozycję numer jeden na Baidu Music Chart.
2015–2016: Kariera aktorska, seria Reloaded, Xperience i Xplore
26 stycznia 2015 roku ogłoszono, że Luhan zaśpiewa piosenkę przewodnią z okazji premiery filmu Comrades: Almost a Love Story, w Chinach. Piosenka zatytułowana "Tian Mi Mi," została oficjalnie wydana 3 lutego. 28 stycznia ogłoszono, że południowokoreański film Blind doczeka się chińskiej wersji, zatytułowanej The Witness, z Luhanem w roli głównej. Film został wydany w Chinach w dniu 30 października tego samego roku. W lutym 2015 roku, pojawił się w filmie 12 Golden Ducks. 11 marca, Legendary Entertainment ogłosiło, że Luhan zostanie obsadzony w filmie The Great Wall, w reżyserii Zhang Yimou wraz z Mattem Damonem, Andy Lau i Pedro Pascalem. Film został wydany przez China Film Group w Chinach 15 grudnia 2016 roku, a w Stanach Zjednoczonych 17 lutego 2017 roku przez Universal. 27 maja 2015 roku ujawniono, że Luhan i tajwański piosenkarz David Tao nagrali piosenkę przewodnią dla Zimowych Igrzysk Olimpijskich w 2022 roku. Piosenka zatytułowana "Please Come to the Great Wall to Ski" miała swój teledysk wydany w lipcu 2015 roku. 28 sierpnia został stałym członkiem chińskiej wersji programu Running Man, zatytułowanego Hurry Up, Brother. 11 września Luhan został potwierdzony w filmowej wersji popularnej dramy internetowej The Lost Tomb, zatytułowanej Time Raiders, grając Wu Xie. Wydany przez Le Vision Pictures 5 sierpnia 2016 roku.
14 września wydał swój pierwszy mini-album zatytułowany Reloaded I, wraz z tytułowym utworem "That Good Good", za pośrednictwem QQ Music Charts. Album sprzedał się w 880.000 kopii pierwszego dnia, co jest najwyższą liczbą sprzedaży odnotowaną pierwszego dnia oficjalnej premiery, a także osiągnął ponad milion sprzedaży w QQ Music, ustanawiając rekord szybszej sprzedaży cyfrowego albumu. Kilka dni później ukazała się piosenka "Your Song". Jeszcze we wrześniu Lu Han pobił swój własny rekord na Guinness World Records jako osoba z największą ilością komentarzy w poście na Weibo, przekraczając 87 milionów komentarzy. 14 października 2015 roku wydał piosenkę "Medals" jako singiel i ścieżkę dźwiękową do filmu The Witness. Został wydany na iTunes 4 listopada tego samego roku, debiutując na pozycji numer jeden na China V Chart, jak również Billboard Hot 100, co czyni go pierwszym singlem w języku mandaryńskim, który zajął ostatnie miejsce. Również w październiku wydał singiel "Football Gang". Na początku listopada opublikował teledysk do utworu "Promises", który kilka dni później został wydany jako singiel. 1 grudnia wydał mini-album Reloaded II, zawierający utwory "Lu" i "Deep". Utwór "Deep" znalazł się również na ścieżce dźwiękowej filmu Kung Fu Panda 3. Swój pierwszy album studyjny, zatytułowany Reloaded, wydał 22 grudnia 2015 roku. Album znalazł się na szczycie listy przebojów Tower Records w Japonii i stał się jedynym albumem z Chin kontynentalnych, który wszedł do Top 5 tajwańskiej listy przebojów G-Music.
6 stycznia 2016 roku wydał utwór "The Inner Force" na ścieżkę dźwiękową do filmu Gwiezdne Wojny: Przebudzenie Mocy, debiutując na drugim miejscu China V Chart. 16 lutego tego samego roku wydał mini-album Reloaded+, wraz z tytułowym utworem "Excited". W marcu tego samego roku ukazał się teledysk do piosenki "Adventure Time". 26 marca 2016 roku, Luhan rozpoczął swoją pierwszą solową trasę koncertową, zatytułowaną Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour, w Pekinie i Guangzhou 2 kwietnia, a w Szanghaju 9 kwietnia tego samego roku. W czerwcu 2016 roku, wylądował w głównej roli Chen Changsheng w serialu Hunan Television, Fighter of The Destiny. 21 października tego samego roku wydał mini-album Xperience, z tytułowym utworem "Catch Me When I Fall". W grudniu 2016 roku wystąpił w filmie See You Tomorrow. W grudniu W dniu 27 grudnia wydał mini-album Xplore, wraz z piosenkami "Winter Song" i "Skin to Skin". Z jego teledyskami wydanymi w styczniu 2017 roku.
2017-obecnie: Venture i Imagination
W 2017 roku Luhan wystąpi w swojej pierwszej telewizyjnej dramie, Fighter of the Destiny, serialu fantasy wuxia. W lutym tego samego roku został również obsadzony do filmu 5 Centimeters Per Second zaadaptowanego z japońskiej powieści o tym samym tytule. 21 stycznia, oficjalnie wprowadził na rynek cyfrowy album Venture wraz z singlem "What If I Said" na QQ Music, KuGou Music i Kuwo Music, sprzedając 60.000 kopii w ciągu zaledwie 3 minut i 160.000 w ciągu 10 minut. Piosenka "Roleplay" została wydana jako singiel 27 lutego. 19 kwietnia 2017 roku wydał mini-album "Imagination", któremu towarzyszyły piosenki "On Call" i "Say It".