Lee Sang-yi estudió drama en la Universidad Nacional de Artes de Core y empezó su carrera en el teatro en el año 2013. En agosto del 2017 realizó su primera aparición en la televisión, cuando se unió al elenco recurrente de la serie Manhole donde interpretó a Oh Dal-soo, uno de los amigos de Bong Pil (Kim Jae-joong). En noviembre del mismo año se unió al elenco recurrente de la serie Prison Playbook (2017) donde dio vida al sargento Oh Dong-hwan. Los siguientes años fue parte del elenco recurrente de numerosas series y, en mayo de 2021 se unió al elenco principal de la serie Youth of May donde interpretó a Lee Soo-chan, el hermano mayor de Lee Soo-ryun (Keum Sae-rok). En septiembre del mismo año se unió al elenco de la serie El amor es como el chachachá (2021) donde dio vida a Ji Sung-hyun, un exitoso director de programas de variedades y adicto al trabajo. En 2023 protagoniza junto a Woo Do-hwan la serie Sabuesos.