2012年，1月李艺真与姜素拉、林宰范、朴智妍等演员参演电视剧《Dream high2》，饰演HershE成员之一“Ailee”一角。同时演唱该剧插曲《Super Star》 。2月发行数码单曲《Heaven》，正式出道。3月起作为固定嘉宾参加歌唱竞赛节目《不朽的名曲2》。10月发行首张迷你专辑《Invitation》 。该专辑主打歌《给你看》以9577分的成绩打败之前连续10周获得音乐银行一位的歌曲《江南style》，获得出道以来首个一位。同年获得第14届Mnet亚洲音乐大奖最佳女子新人奖。11月为爱情剧《浪漫满屋2》演唱插曲《爱情的第一感觉》。

2013年，1月李艺真获得第27届韩国金唱片大赏新人奖和第22届首尔歌谣大赏新人奖 。同时为情感剧《野王》演唱插曲《冰花》。7月发行第二张迷你专辑《A’s Doll House》，该专辑主打曲《U&I》获得第28届韩国金唱片大赏音源本赏 。2月受邀以VIP身份出席第55届格莱美奖。10月为爱情剧《秘密》演唱插曲《眼泪偷走了心》。同时在日本东京涩谷举行日本出道SHOWCASE 。11月推出首张日文数位单曲《Heaven》，该专辑收录了出道曲《Heaven》的日语版和《Starlight》。同年获得第15届Mnet亚洲音乐大奖最佳演唱女歌手奖。

2014年，1月发行数字单曲《歌唱的更好了》，该歌曲由歌手辉星创作并且邀请李准出演MV  。3月发行日本第二张单曲《U&I》。5月为亲情剧《Triangle》演唱插曲《一天一天》。7月与2LSON推出单曲《re;code Episode V》，合作歌曲《I’m in love》。8月为爱情剧《命运一样爱着你》演唱插曲《Goodbye My Love》，获得第7届韩国电视剧节和第3届大田电视剧节最佳OST奖 。9月发行第三张迷你专辑《Magazine》，专辑主打曲《不要碰我》获得第29届韩国金唱片大赏音源本赏 。12月与Amber一同参加多期旅游真人秀节目《美好的一天》 。同年再次获得第16届Mnet亚洲音乐大奖最佳演唱女歌手奖 。

2015年，1月为古装剧《闪耀或疯狂》演唱插曲《你也一样吗》。3月发行日本单曲《SAKURA》，该歌曲翻唱自日本乐团生物股长推出的同名单曲，而李艺真以英语歌词重新演绎了这首歌曲。6月推出勇敢兄弟10周年纪念新曲《Johnny》。7月在首尔奥举办首场个人演唱会。9月发行首张正规专辑《VIVID》 。12月获得第17届Mnet亚洲音乐大奖最佳女子歌唱表演奖。

2016年，3月为奇幻剧《回来吧大叔》演唱插曲《因为是爱》。5月为励志剧《戏子》演唱插曲《有你才能活》。10月发行第四张迷你专辑《A New Empire》 。12月再次获得第18届Mnet亚洲音乐大奖最佳女子歌唱表演奖。

2017年，1月为爱情剧《孤单又灿烂的神-鬼怪》演唱插曲《像初雪一样靠近你》。该歌曲音源累计播放1亿次，并且李艺真凭借该歌曲获得第19届Mnet亚洲音乐大奖、第32届韩国金唱片大赏、第9届Melon音乐奖、第12届首尔国际电视节以及第27届首尔歌谣大奖最佳OST奖。2月发表单曲《陈旧的思念》。6月在台湾举行个人演唱会。

2018年，2月为网剧《这花般的结局》演唱插曲《Rewrite…If I Can》。6月为综艺《Dunia-初次遇见的世界》演唱插曲《蓝色的春天》。