李纯于1988年2月15日出生于安徽芜湖。2005年,李纯毕业于北京舞蹈学院芭蕾舞附中。毕业后受聘于上海芭蕾舞团担任舞蹈演员,曾在古典芭蕾舞剧《天鹅湖》中担任“四小天鹅”角色。2007年,李纯随团赴美国巡演大型芭蕾舞剧《梁祝》。2009年,李纯考取北京电影学院,于2013年6月学满毕业。2010年10月,北京电影学院60周年校庆,张艺谋回学校参加庆典活动,因为李纯舞蹈才艺给张艺谋导演留下了深刻的印象,试镜后两个月后冬至那天李纯接到电影《金陵十三钗》剧组通知而进组。2012年,在刘奋斗导演的微电影《剪刀石头布》中饰演女二号。2013年,李纯与斯琴高娃、聂远、中野良子、中泉英雄等多名中日著名影星合拍历史题材电影《不肯去观音》中饰演清丽可人、善良仁爱女主角莲妹,该片在2013年第37届蒙特利尔国际电影节上获得“世界优秀电影奖”;李纯与佟丽娅合作拍摄电视剧《80婚约》 ,饰演女二号苏勤。2014年,李纯出演张艺谋导演的电影《归来》中饰演崔美芳,该影片入围第67届戛纳电影节。4月,李纯在大型古装剧《花千骨》中饰演女二号霓漫天。2015年6月9日,参演的电视剧《花千骨》在湖南卫视播出,在剧中饰演霓漫天;7月20日,由福建本土原创制作电影《海角有个五店市》在晋江开机,李纯在剧中饰演单纯阳光的小白领陈楠。9月29日,阿里数娱出品的自制剧《藏地密码》开机,李纯剧中出演女一号唐敏,同年11月15日该剧杀青 ;加入网络游戏《梦塔防S》明星XIN计划并演唱游戏同名主题曲。12月23日,李纯作为嘉宾出席了第30届中国电视剧飞天奖典礼。2016年1月1日,借在仙侠剧《花千骨》中霓漫天一角获得了2015国剧盛典最佳女配角提名。6月,加盟电影版《心理罪》,并在片中饰演了陈希。8月,主演清宫传奇剧《如懿传》,在剧中饰演令妃魏嬿婉。9月21日,领衔主演的古装武侠网剧《画江湖之不良人》首播,在剧中饰演小师妹陆林轩。该剧5个月内全网播放量累计超过12亿。2017年7月,与张丹峰领衔主演奇幻悬疑剧《百慕迷踪》。2018年8月20日,主演的电视剧《如懿传》在腾讯视频播出。9月29日,参加综艺节目《我就是演员》。2019年3月,参演电视剧《新世界》,在剧中饰演柳如丝。9月15日,主演的电视剧《空降利刃》在江苏卫视、腾讯视频、爱奇艺播出,在剧中饰演林俊娇。11月26日,参演的电视剧《庆余年》在腾讯视频和爱奇艺播出,在剧中饰演司理理。2020年1月13日,参演的电视剧《新世界》在北京、东方卫视播出,在剧中饰演柳如丝。2月25日,发行单曲《还盼相见》。4月17日,参加的综艺节目《王牌对王牌5》在浙江卫视播出。7月1日,参演电视剧《雪中悍刀行》,在剧中饰演轩辕青锋。7月17日,凭借《新世界》获第26届上海电视节白玉兰奖最佳女配角提名。8月18日,主演的电视剧《他其实没有那么爱你》在爱奇艺播出,在剧中饰演任染。9月15日,获第七届中国电视好演员绿组女演员提名。同年,参演电视剧《爱很美味》,在剧中饰演刘净。2021年5月14日,参加的综艺节目《奔跑吧9》在浙江卫视播出。