2011─2014: Vroege carrière
Luhan was het tweede lid van EXO dat formeel aan het publiek werd voorgesteld op 27 december 2011. Samen met Tao, Chen en Kai gaf hij zijn eerste televisieoptreden tijdens het SBS Gayo Daejun-evenement op 29 december van datzelfde jaar. De eerste single van de groep, "What Is Love," werd uitgebracht op 30 januari 2012. De groep bracht hun tweede single, getiteld "History", uit op 9 maart. De pre-show showcase van de groep werd gehouden in het Seoul Olympic Stadium op 31 maart 2012, honderd dagen na de lancering van de eerste trailer van het debuut op 21 december 2011. De showcase werd gehouden voor ongeveer 3.000 fans ff 8.000 geselecteerde kandidaten om hun optredens te bekijken. De groep hield een persconferentie en toonde hun optredens in de Great Hall van de University of Economics and International Business in Beijing, China op 1 april 2012. Op 24 april brachten Baekhyun, Chen, BoA, Kangta, TVXQ, Taeyeon, Yesung, Jonghyun en Luna samen met D.O. een nummer uit voor de soundtrack van de film I AM. , getiteld "Dear My Family". Op 23 augustus 2012 kondigde S.M. Entertainment aan dat Luhan zou optreden met BoA in het nummer "Only One," voor de 24 augustus aflevering van Music Bank. Luhan werd de vierde die met de zangeres zou optreden na Yunho, Eunhyuk, Taemin en Sehun.
Op 16 oktober van datzelfde jaar werd aangekondigd dat hij zou deelnemen aan de 6-koppige dansgroep Younique Unit, samen met Eunhyuk, Hyoyeon, Taemin, Henry Lau en Kai die het veloster themalied "Maxstep" zouden uitvoeren voor het album PYL Younique Album, een samenwerkingsalbum tussen S.M. Entertainment en Hyundai. Een video teaser van het nummer werd de volgende dag getoond op de PYL Younique Show. Het nummer werd officieel uitgebracht op 31 oktober 2012.
Op 23 juni 2013 nam hij deel aan het Chinese team voor een voetbalwedstrijd op de Asian Dream Cup 2013 in Shanghai. In januari 2014 nam hij deel aan het Idol Star Athletics Championship. Op 23 april 2014 werd hij gecast in de cast van 20 Once Again, geregisseerd door East Chen. Een vertegenwoordiger van SM vertelde Newsen: "Luhan is bevestigd in 20 Once Again. Op dit moment passen we de opnametijden aan". De film is een Chinese versie van de Koreaanse film Miss Granny, waarin een oude dame terugkeert om jong te zijn, en ging in januari 2015 in première. Op 13 augustus 2014 bereikte een bericht van Luhan op zijn officiële Weibo-account meer dan 13 miljoen reacties, waarmee hij het "Guinness World Records" binnenkwam als de persoon met de meeste reacties op een Weibo-bericht. Op 19 augustus plaatste S.M. Entertainment een foto van Luhan met zijn "Guinness World Records" certificaat en een medaille voor wereldrecordhouder. Op 10 oktober van datzelfde jaar spande hij een rechtszaak aan tegen S.M. Entertainment om zijn exclusiviteitsovereenkomst op te zeggen, voornamelijk wegens gezondheidsproblemen. Nog in oktober schitterde hij in de remake van de videoclip voor "The Last Game" gemaakt voor EXO 90:2014. Op 1 december bracht hij het nummer "Our Tomorrow" uit voor de soundtrack van 20 Once Again. Het nummer bereikte de eerste plaats op de Baidu Music Chart.
2015-2016: Acteercarrière, Reloaded-serie, Xperience en Xplore
Op 26 januari 2015 werd aangekondigd dat Luhan het themalied zou zingen voor de release van de film Comrades: Almost a Love Story, in China. Het nummer met de titel "Tian Mi Mi," werd officieel uitgebracht op 3 februari. Op 28 januari werd aangekondigd dat de Zuid-Koreaanse film Blind een Chinese versie zou krijgen, getiteld The Witness, met Luhan in de hoofdrol. De film werd uitgebracht in China op 30 oktober van hetzelfde jaar. In februari van 2015, verscheen in de film 12 Golden Ducks. Op 11 maart kondigde Legendary Entertainment aan dat Luhan zou worden gecast in The Great Wall, geregisseerd door Zhang Yimou samen met Matt Damon, Andy Lau en Pedro Pascal. De film werd uitgebracht door China Film Group in China op 15 december 2016, en in de Verenigde Staten op 17 februari 2017 door Universal. Op 27 mei 2015 werd bekend dat Luhan en de Taiwanese zanger David Tao het themalied voor de Olympische Winterspelen van 2022 hadden opgenomen. Het lied met de titel "Please Come to the Great Wall to Ski" had zijn videoclip uitgebracht in juli 2015. Op 28 augustus werd hij vast lid van de Chinese versie van het programma Running Man, getiteld Hurry Up, Brother. Op 11 september werd Luhan bevestigd in de filmversie van het populaire webdrama The Lost Tomb, getiteld Time Raiders, waarbij hij Wu Xie speelt. Uitgebracht door Le Vision Pictures op 5 augustus 2016.
Op 14 september bracht hij zijn eerste mini-album getiteld Reloaded I uit, samen met het titelnummer "That Good Good", via QQ Music Charts. Het album verkocht 880.000 exemplaren op de eerste dag, het hoogste aantal verkopen geregistreerd op de eerste dag van de officiële release, en bereikte ook meer dan een miljoen verkopen op QQ Music, waarmee het record voor snellere digitale albumverkoop werd gevestigd. Dagen later bracht hij het nummer "Your Song" uit. Nog in september verbrak Lu Han zijn eigen record op Guinness World Records als de persoon met het hoogste aantal commentaren in een Weibo-post, door de 87 miljoen commentaren te overtreffen. Op 14 oktober 2015 bracht hij het nummer "Medals" uit als single en soundtrack voor de film The Witness. Het werd uitgebracht op iTunes op 4 november van hetzelfde jaar en debuteerde op nummer 1 positie in de China V Chart evenals Billboard Hot 100, waardoor het de eerste single in het Mandarijn was die op de laatste plaats kwam. Ook bracht hij in oktober de single "Football Gang" uit. Begin november bracht hij de videoclip uit voor het nummer "Promises", dat dagen later als single werd uitgebracht. Op 1 december bracht hij het mini-album Reloaded II uit, met daarop de nummers "Lu" en "Deep". Het nummer "Deep" werd ook opgenomen in de soundtrack van Kung Fu Panda 3. Zijn eerste studioalbum, getiteld Reloaded, bracht hij uit op 22 december 2015. Het album stond bovenaan de Tower Records chart in Japan, en werd het enige album van het Chinese vasteland dat in de Top 5 van de Taiwanese G-Music chart kwam.
Op 6 januari 2016 bracht hij het nummer "The Inner Force" uit voor de soundtrack van Star Wars: The Force Awakens, dat debuteerde op nummer twee in de China V Chart. Op 16 februari van hetzelfde jaar bracht hij het mini-album Reloaded+ uit, samen met het titelnummer "Excited". In maart van hetzelfde jaar bracht hij de videoclip uit voor het nummer "Adventure Time". Op 26 maart 2016 begon Luhan zijn eerste solotournee, getiteld Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour, in Beijing en Guangzhou op 2 april, en Shanghai op 9 april van hetzelfde jaar. In juni 2016, landde hij de hoofdrol van Chen Changsheng in de Hunan Television serie, Fighter of The Destiny. Op 21 oktober van hetzelfde jaar bracht hij het mini-album Xperience uit, met het titelnummer "Catch Me When I Fall". In december 2016 maakte hij zijn opwachting in de film See You Tomorrow. In december Op 27 december bracht hij het mini-album Xplore uit, samen met de nummers "Winter Song" en "Skin to Skin". Met zijn muziekvideo's uitgebracht in januari 2017.
2017-heden: Durf en verbeelding
In 2017 speelt Luhan de hoofdrol in zijn eerste televisiedrama, Fighter of the Destiny, een serie wuxia-fantasy. In februari van datzelfde jaar werd hij ook gecast voor de film 5 Centimeters Per Second, aangepast aan de gelijknamige Japanse roman. Op 21 januari lanceerde hij officieel het single digitale album Venture samen met de single "What If I Said" op QQ Music, KuGou Music en Kuwo Music, en verkocht 60.000 exemplaren in slechts 3 minuten en 160.000 in 10 minuten. Het nummer "Roleplay" werd als single uitgebracht op 27 februari. Hij bracht op 19 april 2017 het mini-album Imagination uit, vergezeld van de nummers "On Call" en "Say It".