2011-15: Debütálás és pályakezdés
Kai volt az első Exo-tag, akit 2011. december 23-án mutattak be hivatalosan a nyilvánosságnak. Első televíziós fellépése az EXO társaival, Luhannal, Chennel és Taóval, valamint más SM Entertainment művészekkel együtt az SBS Gayo Daejeon év végi zenei műsorában volt 2011. december 29-én. A csoport hivatalosan 2012 áprilisában debütált, és azóta jelentős népszerűségre és kereskedelmi sikerre tett szert.
2012 októberében Kai részt vett a Younique Unit promóciós csoportban Eunhyuk, Henry, Hyoyeon, Taemin és Luhan labeltársaival együtt. A csoport kiadta a “Maxstep” című kislemezt az SM Entertainment és a Hyundai együttműködésének részeként. Később, 2012 decemberében csatlakozott az SM The Performance tánccsoporthoz, Lay társával, a TVXQ-s Yunho, a Super Junior-os Eunhyuk és Donghae, a Shinee-s Minho és Taemin mellett. A csoport először december 29-én az SBS Gayo Daejeon rendezvényen mutatkozott be, és előadták a “Spectrum” című kislemezüket. A kislemez másnap hivatalosan is megjelent. 2014 augusztusában Kai szerepelt a Shinee tag Taemin debütáló albumának “Pretty Boy” című dalában.
2016-2019: Színészi karrier és SuperM
2016 januárjában hivatalosan is színészként debütált a Choco Bank című webdráma férfi főszereplőjeként, amely rekord nézettséget ért el. 2016 decemberében a Lotte Duty Free által gyártott 7 First Kisses című különleges webdráma két epizódjában szerepelt.
2017 januárjában bejelentették, hogy Kai a KBS Andante című tinidrámájának férfi főszereplője lesz, aki egy középiskolás diákot alakít. 2017 februárjában szerepet kapott a Spring Has Come című japán drámában, amely az azonos című japán regény alapján készült. A dráma az első alkalom, hogy egy nem japán színész főszerepet vállal a Wowowow műsorszolgáltató által gyártott drámában.
2017 decemberében Kai-t választották a hajléktalanok segítéséről ismert The Big Issue magazin decemberi számának címlapmodelljévé. A magazinból az első két nap alatt 20 000 példány fogyott el, és eddig 80 000 példányt adtak el belőle, ami a magazin 2010 júliusi indulása óta a legmagasabb eladott példányszámot rögzíti. 2018-ban Kai szerepet kapott a KBS The Miracle We Met című melodrámájában.
2019. augusztus 7-én Kai megerősítette, hogy tagja lesz a SuperM-nek, egy “K-pop supergroup”-nak, amelyet az SM Entertainment hozott létre a Capitol Records-szal együttműködve. A csoport promóciói a tervek szerint októberben kezdődnek, és az amerikai piacot célozzák meg. Kai-t választották az első Gucci Eyewear Men globális nagykövetnek Koreában. A SuperM 2019. október 4-én debütált a csoport önelnevezett debütáló EP-jével.
2020-tól napjainkig: Szólódebütálás
2020. július 3-án az SM Entertainment bejelentette, hogy Kai első szólóalbuma jelenleg is készül, és a cél, hogy 2020 második felében jelenjen meg. Október 12-én bejelentették, hogy ő lett a Bobbi Brown kozmetikai márka első férfi múzsája. November 1-jén Kai megjelent a “TUCSON Beyond Drive” online showcase-en, a Hyundai Motors és az SM Entertainment együttműködésében, ahol bemutatta a “Follow Your Hidden Light” című zenei előadást, amely a K-popot és az AR technológiát kombinálja.
November 30-án Kai kiadta debütáló extended play-jét Kai (开) és annak vezető kislemezét, a “Mmmh”-t. Ezzel az ötödik Exo tag lett, aki szólóénekesként debütált.