在湖南卫视的歌唱真人秀节目《我是歌手第三季》中，李健以补位选手的身份亮相，展现了多首精彩演唱。他的歌曲列表如下：
首场：《贝加尔湖畔》，李健创作并演绎，灵感源于他在贝加尔湖畔的体验。
第五期：《在水一方》，这首歌由琼瑶填词，林家庆谱曲，李健将其重新演绎。
第六场：《袖手旁观》，他挑战齐秦的经典曲目，并加入背景音乐，使歌曲更具感染力。
第七期：《今天是你的生日，妈妈》，这首歌是钟立风的作品，被李健深情诠释。
第三轮淘汰赛：《当你老了》，改编自叶芝诗歌并混编香颂，李健凭借此曲夺魁。
第九期：《尘缘》，经典电视剧《八月桂花香》的主题曲，被他赋予新诠释。
第十期：《月光》，重新编曲并加入童声，助他赢得第二名。
第十一期：《陀螺》，挑战现代民谣代表万晓利的作品，对李健嗓音是一大考验。
突围赛：《假如爱有天意》，翻唱韩国电影主题曲，助他赢得冠军。
与吴秀波合作：《和自己赛跑的人+朋友》，融合两首经典歌曲，展现了深厚友情。
第十三期：《故乡山川+乌苏里船歌》，前者是他的创作，后者是反映赫哲族生活风貌的歌曲。