2010年初，沖入中超的南昌衡源俱樂部從青島海利豐引進了李磊。
2010年4月17日中超第6輪南昌八壹主場迎戰杭州綠城的比賽中首次代表球隊在中超聯賽中出場，但在出場僅十余分鐘即被紅牌罰下，在後幾輪的中超聯賽中表現優異，逐漸占據主力位置。
在中超聯賽第29輪，江蘇舜天主場對陣南昌八壹，這壹場比賽就成了李磊的表演。第5分鐘南昌隊貝托破門，此後的時間內雙方都有機會，直到下半場補時階段，補時第2分鐘，南昌隊左路發起沖擊，李磊接應傳球後果斷攻門打出世界波，將皮球送入網窩，李磊打入了鎖定勝局的壹球，最終南昌在客場2：0力克江蘇舜天，獲得寶貴的三分。
2012年初，大連阿爾濱有意引進李磊，李磊甚至隨阿爾濱參加了在西班牙的拉練 ，但是最後李磊在賽季前歸隊，繼續在上海申鑫效力 。
2013年2月16日，正式加盟中甲球隊河南建業。 李磊隨隊獲得中甲聯賽冠軍升入2014賽季的中超聯賽，2014賽季李磊因傷病影響***為建業出戰12場。
2015年1月18日中午，在中超諸強冬歇期轉會愈演愈烈的背景下，自於大寶後壹直沈寂的北京國安俱樂部於今天宣布上賽季效力於河南建業隊的23歲邊後衛李磊加盟球隊，下賽季這位前國青悍將將身披禦林軍3號戰袍征戰中超聯賽。
在國安隊官方宣布引進李磊後，李磊也在個人的新浪微博上轉發了國安官微的狀態，並附言道：“感謝國安俱樂部給與我的認可，以後我會用努力的成果來回報俱樂部跟球迷。感謝河南建業這兩年對我的培養！希望能在新的賽季給北京球迷帶來歡樂。國安加油！”
此番李磊牽手國安，對於急於在邊後衛位置上補強的國安隊來說可謂增添了防線端的有力籌碼，這樣新賽季的國安隊就將擁有周挺，趙和靖，張辛昕，李運秋，李磊等五名具備中超首發實力的邊後衛，同時也為球隊在2015賽季的征戰增添了陣容厚度。 2010年6月份，李磊同樣被國家足協召入到國青隊，還參加了在淄博召開的亞青賽。
在建業效力期間，李磊還入選了U22國家隊，與國安球員雷騰龍、譚天澄都是隊友。