2010年5月，Super Junior发行第四张韩语正规专辑《Bonamana》，收录厉旭独唱歌曲《春日》；11月，为电视剧《我快乐的家》演唱主题曲《Smile Again》；12月，厉旭、晟敏及圭贤为电视剧《总统》演唱主题曲《咬住嘴唇》；同月，与东海为电视剧《没关系，爸爸的女儿》演唱主题曲《像现在一样》。2011年4月，厉旭、艺声及圭贤为韩国音乐选秀节目《Super Star K3》演唱主题曲《Fly》；随后，厉旭首次主演音乐剧《狼的诱惑》，饰演郑泰成；7月，为电视剧《间谍明月》演唱主题曲《如果