2011─2014: Tidlig karriere
Luhan var det andet medlem af EXO, der blev præsenteret formelt for offentligheden den 27. december 2011. Sammen med Tao, Chen og Kai havde han sin første tv-optræden ved SBS Gayo Daejun-arrangementet den 29. december samme år. Gruppens første single, "What Is Love", blev udgivet den 30. januar 2012. Gruppen udgav deres anden single med titlen "History" den 9. marts. Gruppens pre-show showcase blev afholdt på Seouls olympiske stadion den 31. marts 2012, hundrede dage efter lanceringen af den første trailer for gruppens debut den 21. december 2011. Showcase blev afholdt for omkring 3.000 fans ff 8.000 udvalgte kandidater for at se deres optrædener. Gruppen holdt en pressekonference og viste deres optrædener i den store hal på University of Economics and International Business i Beijing, Kina, den 1. april 2012. Den 24. april udgav de sammen med D.O., Baekhyun, Chen, BoA, Kangta, TVXQ, Taeyeon, Yesung, Jonghyun og Luna en sang til soundtracket til filmen I AM. med titlen "Dear My Family". Den 23. august 2012 meddelte S.M. Entertainment, at Luhan ville optræde sammen med BoA i sangen "Only One" til afsnittet af Music Bank den 24. august. Luhan blev den fjerde til at optræde med sangerinden efter Yunho, Eunhyuk, Taemin og Sehun.
Den 16. oktober samme år blev det annonceret, at han ville deltage i den seks medlemmer store dansegruppe Younique Unit, sammen med Eunhyuk, Hyoyeon, Taemin, Henry Lau og Kai, som optrådte med veloster-temasangen "Maxstep" til albummet PYL Younique Album, som er et samarbejdsalbum mellem S.M. Entertainment og Hyundai. En videoteaser af sangen blev vist på PYL Younique Show den næste dag. Sangen blev officielt udgivet den 31. oktober 2012.
Den 23. juni 2013 deltog han på det kinesiske hold i en fodboldkamp ved Asian Dream Cup 2013 i Shanghai. I januar 2014 deltog han i Idol Star Athletics Championship. Den 23. april 2014 blev han castet i 20 Once Again, instrueret af East Chen. En repræsentant fra SM fortalte Newsen: "Luhan blev bekræftet i 20 Once Again. I øjeblikket er vi ved at justere optagetiderne". Filmen er en kinesisk version af den koreanske film Miss Granny, hvor en gammel dame vender tilbage for at blive ung, og den havde premiere i januar 2015. Den 13. august 2014 nåede et indlæg af Luhan på sin officielle Weibo-konto op på over 13 millioner kommentarer og kom dermed ind i "Guinness World Records" som den person, der har flest kommentarer i et Weibo-indlæg. Den 19. august lagde S.M. Entertainment et billede ud af Luhan med sit "Guinness World Records"-certifikat og en medalje som verdensrekordholder. Den 10. oktober samme år lagde han sag an mod S.M. Entertainment for at få ophævet sin eksklusivitetsaftale, primært på grund af helbredsproblemer. Stadig i oktober medvirkede han i genindspilningen af musikvideoen til "The Last Game" lavet for EXO 90:2014. Den 1. december udgav han sangen "Our Tomorrow" til soundtracket til 20 Once Again. Sangen toppede som nummer et på Baidu Music Chart.
2015-2016: Skuespillerkarriere, Reloaded-serien, Xperience og Xplore
Den 26. januar 2015 blev det annonceret, at Luhan ville synge temasangen til udgivelsen af filmen Comrades: Almost a Love Story, i Kina. Sangen med titlen "Tian Mi Mi Mi," blev officielt udgivet den 3. februar. Den 28. januar blev det annonceret, at den sydkoreanske film Blind ville vinde en kinesisk version med titlen The Witness, med Luhan i hovedrollen. Filmen blev udgivet i Kina den 30. oktober samme år. I februar 2015 optrådte i filmen 12 Golden Ducks. Den 11. marts meddelte Legendary Entertainment, at Luhan ville være med i The Great Wall, instrueret af Zhang Yimou sammen med Matt Damon, Andy Lau og Pedro Pascal. Filmen blev udgivet af China Film Group i Kina den 15. december 2016 og i USA den 17. februar 2017 af Universal. Den 27. maj 2015 blev det afsløret, at Luhan og den taiwanesiske sanger David Tao havde indspillet temasangen til de olympiske vinterlege i 2022. Sangen med titlen "Please Come to the Great Wall to Ski" fik sin musikvideo udgivet i juli 2015. Den 28. august blev han fast medlem af den kinesiske version af programmet Running Man med titlen Hurry Up, Brother. Den 11. september blev Luhan bekræftet i filmversionen af det populære webdrama The Lost Tomb, med titlen Time Raiders, hvor han spiller Wu Xie. Udgivet af Le Vision Pictures den 5. august 2016.
Den 14. september udgav han sit første mini-album med titlen Reloaded I og titelnummeret "That Good Good Good" via QQ Music Charts. Albummet solgte 880.000 eksemplarer på den første dag, hvilket er det højeste antal salg, der er registreret på den første dag af den officielle udgivelse, og det nåede også over en million salg på QQ Music, hvilket satte rekorden for hurtigere salg af digitale album. Få dage senere udgav han sangen "Your Song". Stadig i september slog Lu Han sin egen rekord på Guinness World Records som den person med det højeste antal kommentarer i et Weibo-indlæg, idet han overgik 87 millioner kommentarer. Den 14. oktober 2015 udgav han sangen "Medals" som single og soundtrack til filmen The Witness. Bliver udgivet på iTunes den 4. november samme år og debuterede på førstepladsen på China V Chart samt Billboard Hot 100, hvilket gjorde den til den første single på mandarin, der kom ind på sidstepladsen. Også i oktober udgav han singlen "Football Gang". I begyndelsen af november udgav han musikvideoen til sangen "Promises", der blev udgivet som single dage senere. Den 1. december udgav han minialbummet Reloaded II, der indeholder sangene "Lu" og "Deep". Sangen "Deep" blev også inkluderet i soundtracket til Kung Fu Panda 3. Han udgav sit første studiealbum med titlen Reloaded den 22. december 2015. Albummet toppede Tower Records-listen i Japan og blev det eneste album fra det kinesiske fastland til at komme ind i Top 5 på Taiwans G-Music-liste.
Den 6. januar 2016 udgav han sangen "The Inner Force" til soundtracket til Star Wars: The Force Awakens, som debuterede som nummer to på China V Chart. Den 16. februar samme år udgav han mini-albummet Reloaded+ sammen med titelnummeret "Excited". I marts samme år udgav han musikvideoen til sangen "Adventure Time". Den 26. marts 2016 begyndte Luhan sin første soloturné med titlen Luhan Reloaded: 2016 Luhan 1st China Tour i Beijing og Guangzhou den 2. april og Shanghai den 9. april samme år. I juni 2016 fik han hovedrollen som Chen Changsheng i Hunan Television-serien Fighter of The Destiny. Den 21. oktober samme år udgav han minialbummet Xperience, med titelnummeret "Catch Me When I Fall". I december 2016 medvirkede han i filmen See You Tomorrow. I december Den 27. december udgav han minialbummet Xplore, sammen med sangene "Winter Song" og "Skin to Skin". Med hans musikvideoer udgivet i januar 2017.
Fra 2017 til i dag: Venture og fantasi
I 2017 vil Luhan spille hovedrollen i sit første tv-drama, Fighter of the Destiny, en serie af wuxia-fantasy. I februar samme år blev han også castet til filmen 5 Centimeters Per Second, der er tilpasset den japanske roman af samme navn. Den 21. januar lancerede han officielt det digitale singlealbum Venture sammen med singlen "What If I Said" på QQ Music, KuGou Music og Kuwo Music og solgte 60.000 eksemplarer på blot 3 minutter og 160.000 på 10 minutter. Sangen "Roleplay" blev udgivet som en single den 27. februar. Han udgav mini-albummet Imagination den 19. april 2017, ledsaget af sangene "On Call" og "Say It".