Lee ra mắt lần đầu tiên trong đội 1 vào ngày 30 tháng 10 năm 2018, anh chơi 83 phút trong chiến thắng 2-1 của đội nhà trước CD Ebro tại Copa del Rey, qua đó trở thành cầu thủ bóng đá trẻ nhất Hàn Quốc ra mắt ở một giải đấu chuyên nghiệp tại châu Âu.Lee ra mắt lần đầu tiên ở La Liga vào ngày 12 tháng 1 năm 2019, thay thế cho Denis Cheryshev ở phút thứ 86 trong trận hoà 1-1 trước Real Valladolid tại mùa giải 2018-19 khi mới 17 tuổi, 10 tháng và 24 ngày. Lee trở thành cầu thủ thứ hai và trẻ nhất ra mắt tại mùa giải 2018/19 La Liga sau Ander Barrenetxea của Real Sociedad (16 tuổi, 11 tháng và 24 ngày). Lee cũng trở thành cầu thủ ngoài Tây Ban Nha đầu tiên và cũng là cầu thủ người châu Á đầu tiên ra mắt tại Valencia CF. Anh là cầu thủ người Hàn Quốc thứ 5 chơi bóng ở La Liga (sau Lee Chun-soo năm 2003 cho Real Sociedad, Lee Ho-jin năm 2006 cho Racing de Santander, Park Chu-young năm 2012 cho Celta Vigo và Kim Young-gyu năm 2013 cho UD Almería).Vào ngày 30 tháng 1 năm 2019, Lee chính thức được đôn lên đội một của Valencia, anh nhận áo số 16.Vào ngày 17 tháng 9 năm 2019, Lee chính thức ra mắt tại UEFA Champions League với tư cách là người thay thế cho Rodrigo trong chiến thắng 1-0 trước Chelsea, anh trở thành cầu thủ trẻ nhất Hàn Quốc ra mắt tại đấu trường này khi mới 18 tuổi, 6 tháng, kỷ lục này trước đó được nắm giữ bởi Jeong Woo-yeong. Lee cũng trở thành cầu thủ trẻ thứ 5 từng ra mắt cho Valencia trong cùng một giải đấu. Vào ngày 25 tháng 9 năm 2019, anh ghi bàn thắng đầu tiên ở La Liga trong trận hòa 3-3 trước Getafe, trở thành cầu thủ trẻ không phải người Tây Ban Nha đầu tiên làm điều này cho Valencia khi mới 18 tuổi, 219 ngày - phá vỡ kỷ lục trước đó của Mohamed Sissoko, người đã ghi bàn tại UEFA Cup 2003-04 và là cầu thủ trẻ thứ ba từ trước đến nay; chỉ sau Juan Mena và Fernando Gómez. Tuy vậy, kỷ lục của Lee sau đó bị đồng đội người Mỹ Yunus Musah phá vào mùa giải tiếp theo.Vào ngày 13 tháng 9 năm 2020, Lee trở thành cầu thủ trẻ nhất kiến tạo hai bàn thắng ở một trận đấu tại La Liga thế kỷ 21. Thành tích này được xác lập trong chiến thắng 4-2 của Valencia trước Levante khi anh mới 19 tuổi 207 ngày - phá vỡ kỷ lục trước đó thuộc về Juan Mata vào năm 2008 là 20 tuổi 150 ngày.
Lee ra mắt lần đầu tiên trong đội 1 vào ngày 30 tháng 10 năm 2018, anh chơi 83 phút trong chiến thắng 2-1 của đội nhà trước CD Ebro tại Copa del Rey, qua đó trở thành cầu thủ bóng đá trẻ nhất Hàn Quốc ra mắt ở một giải đấu chuyên nghiệp tại châu Âu.Lee ra mắt lần đầu tiên ở La Liga vào ngày 12 tháng 1 năm 2019, thay thế cho Denis Cheryshev ở phút thứ 86 trong trận hoà 1-1 trước Real Valladolid tại mùa giải 2018-19 khi mới 17 tuổi, 10 tháng và 24 ngày. Thành tích này được xác lập trong chiến thắng 4-2 của Valencia trước Levante khi anh mới 19 tuổi 207 ngày - phá vỡ kỷ lục trước đó thuộc về Juan Mata vào năm 2008 là 20 tuổi 150 ngày.