2003年6月2日，作为小学4年生的知念侑李加入杰尼斯事务所，时年9岁，一边练习一边在杰尼斯的各种演出中活跃
2004年，在漫改电影《忍者小灵精》中饰演三叶健一，在大荧幕首次亮相；同年，首次主演的电视剧《七子和七生》获得平成16年度第59届日本文化厅艺术节优秀奖。
2007年1月2日至7日，参加在日本武道馆举行的“2007年谨贺新年杰尼斯Jr.大集合日本武道馆5日间公演”；4月，与山田凉介、中岛裕翔、冈本圭人结成期间限定组合Hey！Say！7；5月6日，随组合作为GUEST出席“关西杰尼斯Jr.大阪城HallFirstConcert”；8月1日，作为组合Hey！Say！7的成员通过发行单曲《Hey！Say！》正式CD出道；9月24日，结成组合Hey!Say!JUMP；9月29日，首次挑战声优工作，为剧场版动画《异邦人：无皇刃谭》中的仔太郎配音；10月23日，出演NTV剧情电视剧《有闲俱乐部》第二集，剧中饰演亮太一角；11月14日，作为组合Hey!Say!JUMP的成员通过发行单曲《UltraMusicPower》正式CD出道。
2008年1月26日，出演NTV剧情电视剧《一磅的福音》第三集，剧中饰演山吹善彦；4月12日，与中岛裕翔、山田凉介、有冈大贵共同主演日本电视台日剧SP《老师真伟大》；10月11日，与中岛裕翔、山田凉介、有冈大贵、上地雄辅共同主演剧情电视剧《废物老师》，剧中饰演2年B班转校的神秘的超级中学生吉田荣太郎。
2009年4月5日，开始常规出演日本电视台节目番组《スクール革命！》；同年6月，与山田凉介、中山优马、松村北斗、中岛健人、菊池风磨、高地优吾结成期间限定组合NYCboys，于年末首次登上“NHK红白歌合战”舞台，并连续四年出演。
2010年4月7日，与山田凉介、中山优马结成限定团体NYC并发行排应单曲《勇气100%》，正式开始了Hey!Say!JUMP与NYC两团兼任。
2011年1月5日至9日，担任第63回全日本排球高等学校选手权大会应援大使；同年9月9日，为动画电影《蓝精灵》担任Brainy一角配音。
2012年1月，与山下智久、荣仓奈奈、前田敦子等合作，出演TBS剧情电视剧《最完美的人生终点》，剧中饰演井原家的三男、大学法学部1年生井原隼人；7月，在校园爱情剧《Sprout》中饰演学年第一的人气者楢桥草平，系首次单独主演电视剧作品，知念侑李在此剧中献出了萤幕初吻，并凭借在剧中的表现获得杂志《TVnavi》评选的“ドラマ?オブ?ザ?イヤー2012”最优秀新人奖。
2013年，出演由锦户亮主演的日本富士电视台现代玄幻剧《欢迎来到阴阳屋》，剧中饰演有着神奇听觉和嗅觉的高中1年生泽崎瞬太。
2014年6月21日，与佐佐木藏之介、深田恭子等合作，出演古装喜剧电影《超高速！参勤交代》；7月，加入古装剧《必杀仕事人2014》的主演阵容，剧中饰演的是直面自己悲剧命运而自己选择暗杀者之路的隆生。10月11日，搭档丸山隆平等，出演NTV漫改剧《地狱老师》，剧中饰演栗田诚。
2015年8月22日-23日，Hey！Say！JUMP与V6共同担任第38届“24小时电视爱心救地球”主持人，主题为“心连心~超越时空展笑颜~”；11月，与东山纪之、松冈昌宏等搭档，出演朝日电视台秋季古装剧《必杀仕事人2015》。
2016年，在内村光良编导的剧情类励志电影《金牌男子》中首次担任电影主演，与内村光良分别饰演主人公秋田泉一的青年时期和中年时期。
2017年，在电影《忍者之国》中饰演进攻伊贺的织田信长的次男织田信雄。
2017年，与中岛健人、平祐奈合作漫改纯爱电影《虽说是未成年，但可不是小孩哟》。
2018年，首次单独主演的漫改电影《坂道上的阿波罗》上映，饰演故事的主人公，转校生西见薰。
2019年，主演4月22日播出的日本台深夜剧《不与傻瓜论短长》，饰演的主人公谷村小太郎。
知念侑李的家庭是由包括父亲、母亲和姐姐在内的四人组成。父亲知念孝是前日本国家队体操选手、1992年巴塞罗那奥运会男子体操团体铜牌得主，退役后职业为体操老师；母亲是知念美纪；姐姐知念纱耶年长其2岁，是日本杂技演员。
知念侑李虽然个子娇小，不过俊俏的面容让依然拥有很高的人气。知念给人以善于撒娇的印象，然而他本人却好胜心很强，有着不甘第二的性格，在工作和学业两者兼顾的高中时代，学习成绩依然保持优异，对此作为同班同学的山田凉介和中岛裕翔都很佩服。另外，组合排舞时知念也总是第一个学会的。在舞台上表演高难度的空中秋千时也被指导称赞“有潜质”。凡事都能灵活处理的知念是被Hey!Say!JUMP成员们交口称赞的“天才”。知念清爽的面容下是对于自身拥有无限可能性的自信，不张扬却有着不肯服输的倔强，他要强的性格和他主演的电影《金牌男子》里的主人公有了共通点，这部作品是他演员生涯的里程碑，在之前众多作品中积累的丰富演绎经验为他踏实地开拓了演技的道路，让人不禁对他的成功拭目以待。
