2008年，主演由王剑男执导的两幕喜剧《物理学家》，他出演物理学家默比乌斯。
2009年，李建义在《这是最后的斗争》中接替雷恪生饰演一版温文儒雅何光明一角，以轻松自如的表演风格诠释这个退伍军人的形象。
2010年，与杨青领衔主演参演由苏蓬执导话剧《有一种毒药》，李建义饰演一个终日酗酒、生活在半梦半醒中的酒鬼父亲。
2011年，与王刚、李明启、刘佳联袂主演现代剧《你是我的幸福》，饰演设计院副院长严芒。2012年，与冯远征、梁丹妮、秦卫东领衔主演都市情感剧《幸福向前走》，饰演操心老爸佟光达。
2013年，主演有中国版"史密斯夫妇"之称的电视剧《零下三十度》，在剧中饰演老牌特务钱子恩，与于和伟饰演父子。
2014年，参演由谭锐铭、寇占文联合执导的古装爱情剧《错点鸳鸯》，李建义饰演奸商苏光平;并参演年代励志青春抗战剧《毕业歌》和年代情感励志剧《我们的纯真年代》，分别饰演洪涧琛和尤国臣。
2014年出演由李少飞执导的都市家庭情感剧《港媳嫁到》。2015年，参与张婉婷执导的电影《三城记》，在影片中扮演男主角道龙(刘青云饰)的父亲。
2016年，加盟国内反腐第一大剧《人民的名义》，饰演省检察院检察长季昌明。
