1988年2月15日，出生于安徽芜湖。
2005年，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，随团赴美国巡演大型芭蕾舞剧《梁祝》。
2009年，考取北京电影学院，于2013年6月学满毕业。
2009年，11月刚考入北京电影学院的李纯被导演张艺谋《金陵十三钗》剧组相中，因为李纯出色的舞蹈才艺给张艺谋导演留下了深刻的印象，顺利当选张艺谋大片《金陵十三钗》中的秦淮女一角，该电影上映后获2011年中国电影票房冠军。
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，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”。
2014年，参演都市爱情剧《80婚约》;同年再度参演张艺谋执导的电影《归来》中饰演崔美芳，该影片入围第67届戛纳电影节。
2015年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 。
2016年1月1日，李纯凭借在仙侠剧《花千骨》中霓漫天一角获得了2015国剧盛典最佳女配角提名 。2016年4月7日，李纯主演热血武侠网剧《画江湖之不良人》，剧中饰演“小师妹”陆林轩;同年6月，李纯加盟电影版《心理罪》，并在片中饰演了陈希。同年8月，主演了清宫传奇剧《如懿传》，李纯在剧中饰演了令妃魏嬿婉。9月21日，李纯领衔主演的古装武侠网剧《画江湖之不良人》首播，她在剧中饰演了性格开朗、机灵可爱的小师妹陆林轩。该剧5个月内全网播放量累计超过12亿。同年12月，在次出演武侠网络剧《画江湖之不良人第二季》。
2017年7月，与张丹峰领衔主演奇幻悬疑剧《百慕迷踪》;8月4日，李纯主演的古装玄幻爱情仙侠电影《三生三世十里桃花》上映，她在片中饰演了心机颇深的素锦。8月11日，参与主演悬疑动作影片《心理罪》上映。
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》。
李纯有着浓厚的舞蹈功底，举手投足、从内而外都散发着艺术的气质。李纯有着清纯的气质和扎实的表演功底。
李纯，在《花千骨》大结局中如同开挂般的燃烧演技，将霓漫天人生中最后的能量集中喷发，令这个在原著中并无自我的角色活生生刷出了存在感。因为原著对这个角色投放的篇幅并不多，李纯无从找到塑造人物的源头和灵感，只能凭借电视剧版的剧本，以及与其他角色的对手戏，去完善这个角色。在剧中的霓漫天，没有像画骨cp那样的大情大爱，却有着略显得很没有来由的大仇大恨，为了丰满这个人物的内心和转变，李纯赋予了霓漫天在不同时期不同的恨意：初入长留的少女间星火般的敌意，失去父亲的仇恨的火种，爱人离去后意图燎原的心火，为了打败花千骨走火入魔不人不鬼的地狱烈火般的恨，发誓让花千骨尝到自己所遭受一切的复仇诅咒 。
