Kariera polityczna 23 sierpnia 2005 dołączył do wówczas rządzącej a rok później bezskutecznie ubiegał się o stanowisko burmistrza miasta Seongnam, uzyskując 23,75% głosów. W 2010 ponownie wystartował w wyborach lokalnych na burmistrza miasta Seongnam, które zwyciężył. Jako burmistrz wprowadził szereg reform, w tym ograniczenie zadłużenia miasta oraz programy socjalne, takie jak darmowe mundurki szkolne i wsparcie finansowe dla młodzieży. Funkcję burmistrza sprawował do 2018 roku.
W 2018 roku Lee objął funkcję gubernatora prowincji Gyeonggi, największej pod względem liczby ludności w Korei Południowej. Jego kadencja była naznaczona kontrowersjami, ale także skutecznymi działaniami, takimi jak wprowadzenie podstawowego dochodu dla młodych ludzi i zdecydowane zarządzanie kryzysem COVID-19 poprzez masowe testy dla pracowników zagranicznych oraz wsparcie finansowe dla mieszkańców.