2012–2015: Debiut teatralny i Toheart thumb|150px|Key i Dana podczas konferencji prasowej Bonnie & Clyde w 2013 W 2012 roku Key został obsadzony w roli Franka Abagnale, na zmianę z Um Ki-joonem, Kim Jeong-hoonem, Park Gwang-hyunem i Kyuhyunem (z Super Junior), grając u boku Sunny (Girls’ Generation) i Dany (The Grace), w koreańskiej wersji broadwayowskiego musicalu Catch Me If You Can. Musical był wystawiany od 28 marca do 10 czerwca w Blue Square, Samsung Card Hall, w Hannam-dong w Seulu. 24 października 2012 roku ogłoszono, że Key ponownie zagra w Catch Me If You Can. Produkcja była wystawiana 14 grudnia 2012 roku i trwała do 9 lutego 2013 roku w Opera House, w Seongnam Arts Center. Key pojawił się także w sitcomie SBS Salamander Guru and The Shadows.
18 lipca 2013 roku ogłoszono, że Key zostanie obsadzony jako Clyde w koreańskiej produkcji broadwayowskiego musicalu Bonnie & Clyde, u boku Kim Min-jonga, Um Ki-joona, Dany (z CSJH The Grace) oraz Hyungsika (z ZE:A). Spektakl wystawiany był w Chungmu Art Hall w Seulu, od 4 września do 27 października 2013 roku.