2011-15 : Débuts et débuts de carrière
Kai a été le premier membre d’Exo à être officiellement présenté au public le 23 décembre 2011. Il a fait sa première prestation télévisée aux côtés des autres membres d’EXO, Luhan, Chen et Tao, ainsi que d’autres artistes de SM Entertainment lors de l’émission musicale de fin d’année SBS Gayo Daejeon le 29 décembre 2011. Le groupe a officiellement débuté en avril 2012 et a depuis gagné une popularité significative et un succès commercial.
En octobre 2012, Kai a participé au groupe promotionnel Younique Unit aux côtés de ses camarades de label Eunhyuk, Henry, Hyoyeon, Taemin et Luhan. Le groupe a sorti un single intitulé « Maxstep » dans le cadre de la collaboration entre SM Entertainment et Hyundai. Plus tard, en décembre 2012, il a rejoint le groupe de danse SM The Performance, avec son collègue Lay, Yunho de TVXQ, Eunhyuk et Donghae de Super Junior, Minho et Taemin de Shinee. Le groupe a fait sa première apparition à l’événement SBS Gayo Daejeon le 29 décembre, et a interprété son single « Spectrum ». Le single a été officiellement publié le jour suivant. En août 2014, Kai a figuré dans la chanson « Pretty Boy » du premier album du membre de Shinee, Taemin.
2016-2019 : carrière d’acteur et SuperM
En janvier 2016, il a fait ses débuts officiels en tant qu’acteur principal masculin dans le web drama Choco Bank, qui a atteint des records d’audience. En décembre 2016, il a joué dans deux épisodes du web drama spécial 7 First Kisses qui a été produit par Lotte Duty Free.
En janvier 2017, Kai a été annoncé pour jouer le rôle principal masculin dans le teen drama Andante de KBS, jouant un lycéen. En février 2017, il a obtenu un rôle dans le drame japonais Spring Has Come, basé sur le roman japonais du même nom. Le drama marque la première fois qu’un acteur non-japonais prenant un rôle principal dans un drama produit par la station de diffusion Wowow.
En décembre 2017, Kai a été choisi comme modèle de couverture pour le numéro de décembre de The Big Issue, un magazine connu pour aider les sans-abri. Le magazine a vendu 20 000 exemplaires dans les deux premiers jours, et jusqu’à présent, 80 000 exemplaires ont été vendus, ce qui enregistre le plus grand nombre d’exemplaires vendus depuis le début du magazine en juillet 2010. En 2018, Kai a joué dans le mélodrame The Miracle We Met de KBS.
Le 7 août 2019, Kai a été confirmé comme membre de SuperM, un » supergroupe de K-pop » créé par SM Entertainment en collaboration avec Capitol Records. Les promotions du groupe devraient commencer en octobre et sont destinées au marché américain. Kai a été sélectionné comme le premier ambassadeur mondial de Gucci Eyewear Men en Corée. SuperM a débuté avec le premier EP éponyme du groupe le 4 octobre 2019.
2020-présent : Débuts en solo
Le 3 juillet 2020, SM Entertainment a annoncé que le premier album solo de Kai était en cours de production avec l’objectif de sortir au second semestre 2020. Le 12 octobre, il a été annoncé qu’il était devenu la toute première égérie masculine de la marque de cosmétiques Bobbi Brown. Le 1er novembre, Kai est apparu dans la vitrine en ligne « TUCSON Beyond Drive », une collaboration entre Hyundai Motors et SM Entertainment, où il a présenté une performance musicale intitulée « Follow Your Hidden Light » qui combine la K-pop et la technologie AR.
Le 30 novembre, Kai a publié son premier jeu prolongé Kai (开) et son single principal « Mmmh », devenant ainsi le cinquième membre d’Exo à avoir débuté en tant que chanteur solo.