李晨2006年,与王宝强、陈思成、段奕宏合作主演青春励志剧《士兵突击》,在剧中饰演坚持自己的原则、充满希望和乐观的少校吴哲,这是他与段奕宏继《刑警本色》后的再度合作;同年,出演有张涵予、邓超、廖凡主演的战争题材电影《集结号》,在片中饰演解放军干事刘干事2007年,与罗德元、黄轩、郑罗茜合作主演剧情电影《地下的天空》,在片中饰演矿工宋大明;同年,与王斑、嵇波、李东翰合作主演警匪悬疑剧《绝密押运》,在剧中饰演80后押运兵陶涛;同年,与国丽娜、齐奎合作主演数字电影《极限救援》,在片中饰演乐于助人、豪爽直率的出租车司机刘武塑。2008年,与葛优、邬君梅、段奕宏合作主演桃色喜剧电影《桃花运》,在片中饰演老实善良且带点傻气的酒店厨师关祥,与小宋佳饰演一对情侣;同年6月,凭借电影《极限救援》获得“第11届上海电影节传媒大奖”最具潜力新人奖。