Gw mau tau 2010–2012: Layanan militer dari Lee Joon-gi

Pada Februari 2010, setelah berakhirnya kontrak Lee dengan Mentor Entertainment, ia menandatangani kontrak dengan agensi independen yang baru didirikan, JG Company.

Pada tanggal 3 Mei 2010, Lee mendaftar di Angkatan Darat Republik Korea untuk memenuhi layanan wajib militernya. Dia pertama kali menjalani lima minggu pelatihan dasar di kamp pelatihan militer Nonsan, mendapatkan nilai tertinggi dalam keahlian menembak, dan kemudian direkrut untuk menjalankan tugas aktif. Dia ditugaskan ke departemen hubungan masyarakat dari Kementerian Pertahanan Nasional Dia awalnya mengajukan penundaan karena dia berada di tengah-tengah syuting Grand Prix dengan aktris Kim Tae-hee, dan dipilih untuk membintangi drama televisi Faith. Dia juga terpilih untuk mewakili Korea sebagai duta niat baik pada 2010 Shanghai Expo. Namun, Administrasi Tenaga Kerja Militer menolak dan mengirim pemberitahuan terakhir untuk pendaftaran, membuatnya menarik diri dari kedua proyek tersebut.

Pada bulan Agustus, Lee ikut membintangi dengan sesama aktor Ju Ji-hoon dalam musikal militer, Voyage of Life untuk memperingati 60 tahun Perang Korea. Musikal ini diproduksi bersama antara Kementerian Pertahanan Nasional dan Asosiasi Teater Musikal Korea, dan dipertunjukkan pada tanggal 21 hingga 29 Agustus di Teater Nasional Korea. Setelah menjalani tugas aktif selama 21 bulan, Lee dibebaskan pada 16 Februari 2012 dari Badan Media Pertahanan di Yongsan-dong, Yongsan-gu, Seoul. Pada hari ia dibebaskan, Lee mengadakan pertemuan penggemar, "Reunion JG" di Sangmyung Art Center, Seoul. Ini diikuti oleh tur acara penggemar Jepang, berjudul Coming Back di Nagoya, Yokohama dan Osaka dari tanggal 16 hingga tanggal 19 Maret.