W tym samym roku pojawił się również w serialu Clean with Passion for Now, gdzie grał młodszego brata głównej bohaterki i utalentowanego zawodnika taekwondo.
W 2019 roku Lee dołączył do obsady mrocznego serialu fantasy Hotel del Luna, który stał się jednym z najbardziej popularnych koreańskich dramatów emitowanych w telewizji kablowej. Wystąpił także gościnnie w serialu The Great Show na antenie tvN. Lee Do-hyun zagrał główną rolę w dramacie Scouting Report, piątym odcinku dziesiątego sezonu serii KBS Drama Special. Za tę rolę zdobył nagrodę „Najlepszy Aktor w Dramacie Jednoaktowym/Specjalnym/Krótkim” na 33. gali KBS Drama Awards.
W 2020 roku zagrał swoją pierwszą główną rolę w komedii romantycznej 18 Again, opartej na amerykańskim filmie z 2009 roku 17 Again. Jego występ w tym dramacie przyniósł mu nagrodę dla Najlepszego Nowego Aktora w telewizji na 57. ceremonii wręczenia nagród Baeksang Arts oraz nagrodę dla Najlepszego Nowego Aktora na 7. ceremonii wręczenia nagród APAN Star Awards. W tym samym roku zagrał główną rolę w serialu Sweet Home na platformie Netflix, będącym adaptacją webtoonu o tym samym tytule. Otrzymał pozytywne recenzje za swoją kreację opanowanego i cynicznego bohatera.