Popularność Lee wzrosła w Korei Południowej po roli w serialu historycznym Klejnot w pałacu. Emitowany od 15 września 2003 roku do 23 marca 2004 roku na kanale MBC, zdobył średnią oglądalność 46,3% (najwyższa w danym dniu – 57,8%). Lee zdobyła Daesang (Wielka nagroda) podczas MBC Drama Awards, jak również nagrodę „Top Excellence”. Serial został następnie wyemitowany za granicą w 91 krajach i stała się niezwykle popularny w Chinach, na Filipinach, Tajwanie, Hongkongu, na Sri Lance i w Kambodży zarabiając 103,4 mln dolarów na całym świecie. W 2005 roku prawie połowa ludności Hongkongu oglądała finał serialu. W Chinach, setki milionów widzów oglądało serial pomimo faktu, że był on emitowany późno w nocy. Sława Klejnot w pałacu przyniosła Lee popularność w całej Azji jako jedna z największych gwiazd koreańskiej fali.
Lee następnie zagrała w trzeciej części trylogii Park Chan-wooka, pt. Pani Zemsta, za który otrzymała m.in. nagrody dla najlepszej aktorki podczas Blue Dragon Film Awards, Sitges Film Festival i Baeksang Arts Awards.