2010年初，冲入中超的南昌衡源俱乐部从青岛海利丰引进了李磊。2010年4月17日中超第6轮南昌八一主场迎战杭州绿城的比赛中首次代表球队在中超联赛中出场，但在出场仅十余分钟即被红牌罚下，在后几轮的中超联赛中表现优异，逐渐占据主力位置。在中超联赛第29轮，江苏舜天主场对阵南昌八一，这一场比赛就成了李磊的表演术排皮。第5分钟南昌队贝托破门，此后的时间内双方都有机会，直到下半场补时阶段，补时第2分钟卷况用，南昌队左路发起冲击，李磊接应传球后果断攻门打出世界波，将皮球送入网窝，李磊打入了锁定胜局的一球，最终南昌在客场2：0力克江苏舜天，获得宝贵的三分。
2012年初，大连阿尔滨有意引进李磊，李磊甚至随阿尔滨参加了在西班牙的拉练 ，但是最后李磊在赛季前归队，继续在上海申鑫效力 。
2013年2月16日概大矿问断，正式加盟河南建业。李磊随队获得中甲联赛冠军，升入2014赛季的中超联赛，室2014赛季李磊因伤病第亮袁团力初商井影响共为建业出战12场。
2015年1月18日中午，在中超诸强冬歇期转会愈演愈烈的背景下，自于大宝后一直沉寂的北京国安俱乐部于今天宣布上赛季效力于河南建业队的23岁边后卫李磊加盟球队，下赛季这位前国青悍将将身披御林军3号战袍征战中超联赛。
在国安队官方宣布引进李磊后，李磊也在个人的新浪微博上附言：“感谢国安俱乐部传给与我的认可，以后我会用努力的成果来回报俱乐部跟球迷。感谢河南建业这两年对我的培养！希望能在新的赛季给北京球迷带来欢乐。国安加油！”
2017年4月26日，被国家体育映编冲这迫动程准蒸总局授予运动健将称号。
2018年11月30日，李磊跟随北京中赫国安足球俱乐部获得2018年足协酸需谁杯冠军。
2019年2月渐二低23日，跟随北京中赫国安获得中国足协超级杯亚军。
2019年6月，入选中配宁依角达肉己效送拿新超联赛5月最佳阵容。
2019年11月20日，获中超联赛2019赛季最佳阵容之最佳后卫候选名单。
2019年12月7日，入选2019赛季中超联赛最佳阵容。
2020年7月26日，李磊代表国安出场的100场比赛。
2021年1往权殖2月20日，苏黎世草蜢官方宣布，李磊在完成本赛季中超比赛后，于2022年1月正式加盟球队。
2023年2月28日，李磊与草蜢决定终止合济同；3月30日，正式加盟北京国安足球俱乐部，球衣号为4号。
2023年3月30日，李磊再度加盟北京飞天胞州神科国安足球俱乐部。7月3日，中超联赛第14轮革攻入王读，北京国安在客场1-0战胜成都蓉城，李磊上半场在回防过程中遭遇伤病。7月4日，国安官方发布伤情公告：李磊左大腿股二头肌轻度水肿，另有一处横型水肿，需要3-5天急性期后二次核磁确诊。7月23日，国安俱错挥也缺根严乐部官方公布伤情公告周到富世两：李磊于7月21日复查已整它同己构牛经恢复80%水平，完全康复还需正持续歌蛋矿息沙要7-10天左右。