Se licenció en la Universidad de Hanyang, donde estudió lengua y literatura francesas. Lee Byung-hun comenzó su carrera como actor en la serie de televisión “Asphalt My Hometown”. Siguió actuando en varias series de televisión y películas hasta su gran salto al cine en 2000, en el thriller surcoreano “Joint Security Area”, donde interpretó el papel del sargento Lee Soo-hyeok.

En 2001, su popularidad siguió aumentando con las series de televisión Beautiful Days y All In. En 2005, Byung-Hun recibió elogios de la crítica por su interpretación en la película Una vida agridulce. Byung-Hun se reencontró con el director Kim Jee-woon por segunda vez en 2008 en la película de aventuras El bueno, el malo y el feo. Tras una breve estancia en Francia, debutó en el cine estadounidense como Storm Shadow en la película de acción G.I. Joe: Rise of the Cobra.