2002年，林周焕出演首部电视剧《Nonstop3》正式出道。

2004年，出演电视剧《别担心》。

2006年，和玄彬、成宥利合作出演KBS电视剧《雪之女王》，饰演出身富有的医生世家的徐建宇。

2007年，与李英恩、林贤植共同主演KBS古装片《沈清的回归》，饰演鸿太子；同年在电影《七音符》中扮演女主角的弟弟尹在光。

2008年，参与拍摄电视剧《单身爸爸恋爱中》，饰演一位医生；同年在电视剧《综合医院2》中饰演一位接受手术的患者。

2009年，与瑞雨、李善浩共同主演电视剧《垂涎之岛》，凭借朴奎一角获得MBC演技大赏新人奖提名以及大韩民国文化演艺大奖Talent部门新人奖；同年，林周焕在根据日本同名漫画改编的电视剧《花样男子》中饰演苏易正的哥哥苏易贤。

2010年，与秋叶里枝主演电视剧《大酱君与纳豆王的结婚战争》。并主演了音乐电视剧《What's Up》，演绎了一个音乐剧学生以成为最好的音乐剧演员为目标而奋斗的故事。

2011年4月，与柳承范、成东日、朴哲民合作出演的喜剧电影《可疑的顾客们》在韩国上映。

2013年，与姜素拉、崔泰俊 、姜星合作出演电视剧《丑八怪警报》，饰演男主角孔俊秀；同年凭借《丑八怪警报》获得SBS演技大赏新人奖。

2014年，客串电影《技术者们》；同年，搭档李源根出演同性恋题材的MBC独幕剧《兄永堂日记》。

2015年1月，出演的MBC月火剧《闪耀或疯狂》首播，饰演太祖王建第四位夫人申正皇后的儿子王旭一角，德才兼备且外貌出众，并与王邵形成对立的人物；5月，出演CGV频道最新真人实境节目《我也是电影导演》，此外，李彩英、李多熙亦共同参与的此次短篇电影，预定将前往美国西雅图拍摄同月，搭档曹政奭、朴宝英共同出演TVN电视剧《oh我的鬼神君》 ；12月，确定主演电影《Broker》，饰演一直追踪该杀人事件真相的新闻局PD韩成浩。

2016年7月，与金宇彬、裴秀智合作主演KBS水木剧《任意依恋》，饰演KJ集团企划总括本部长崔智泰。

2017年1月，出演以韩国著名音乐人柳在夏为原型而改编的电影《因为爱》，饰演“李炯”的同事，也是“贤京”单恋的对象“灿荣”，是一个纯情派的男人；7月，主演tvN月火剧《河伯的新娘2017》，饰演后羿。

2019年5月，主演MBC土曜剧《异梦》；8月，主演tvN月火剧《伟大的Show》。

2020年01月，主演MBC奇幻悬疑犯罪剧《The Game：向着零时》，饰演国科搜法医具道京。