1973年春，李冰冰生于黑龙江省哈尔滨市五常县（后于1993年撤县设市）。作为闭塞小县城普通工人家庭的长女，她从小就不是父母眼中的掌上明珠。尽管父母喜欢文艺，妈妈能歌善舞，爸爸会拉二胡，李冰冰深受熏陶，却只因小学（哈尔滨市五常第一小学）时学习不佳从未被家人认可。父母格外偏袒成绩好的妹妹李雪，老师也不喜欢她这样的偏科生，尤其是父亲中国传统家教，只会严厉批评吝于鼓励。这些都造成了李冰冰童年自信的缺失，性格变得沉默而内向，自卑导致她连走路都低下头弯着腰。
1989年初中（哈尔滨市五常第三中学）毕业，父母希望她上高中，再上大学便可以走出闭塞的县城。可她却认为那是遥不可及的事情，为了及早工作补贴家里，她坚持选择并考入了鸡西师范学校。16岁的她一个人离开家，在学校她因为擅长乐器（钢琴、手风琴），而且能歌善舞，绘画杂技也样样行，受到老师同学的肯定。
1992年中专（黑龙江鸡西市师范学校，该校现并入黑龙江工业学院）刚毕业，19岁的李冰冰在哈尔滨市五常市实验小学任音乐教师。她在“鸡西春节晚会”上表演，被演员高强发现，强烈建议她去考电影学院。李冰冰虽然没想过当演员，但为了父母的期待成为大学生，她下定决心。考前几个月拼命地复习高考文化课，终以超录取分数线30分的成绩考取了上海戏剧学院。收到自费录取通知书时，母亲突发心脏病，仅手术费就花去3万元。这让月收入不到300的家一贫如洗，李冰冰想放弃。父亲急了，说：“别的孩子想考还考不上，家里就是砸锅卖铁也要送你上大学。”
20岁考入大学，在校期间自编自演的小品获得全国一等奖。她利用一切休息时间拍戏赚钱，以偿付母亲高额医药费及其债务，成为家里的顶梁柱。除资助妹妹学费和生活费，她一有时间就背着大包小包坐火车去探望妹妹。
1994年出道，2000年主演的电影《过年回家》入围第56届威尼斯国际电影节，她与刘琳凭此分享第13届新加坡国际电影节最佳女主角奖，然而《过年回家》因国内禁映未引起注意 。
2004年，妹妹李雪正式接受李冰冰的经纪人工作。2005年凭借电影《独自等待》获得第25届中国电影金鸡奖最佳女主角提名；同年，参演电影《天下无贼》，凭借角色艳贼小叶入围百花奖女配角。此后她又连续2年入围金鸡百花奖最佳女主角 。
2005年，主演电视剧《八大豪侠》。直到导演尹力邀她主演电影《云水谣》，该片终使获第12届中国电影华表奖优秀女演员奖、第29届大众电影百花奖最佳女主角奖 ；并与刘晓庆等主演电视剧《徽娘宛心》饰演叶宛心[31-32] 。
2008年，参演《功夫之王》，饰演白发魔女的李冰冰为了角色的效果，打戏统统亲自上阵 ；同年，主演爱情电影《蝴蝶飞》，饰演性格偏执的律师助手傅恩佳 。
2009年，她凭借在《风声》中表演获得第46届台湾电影金马奖最佳女主角奖 ，而后参演多部商业片《狄仁杰之通天帝国》、《枪王之王》、《我愿意IDo》；同年，成立个人公益品牌"L.O.V.E"，一个以“关爱生命、保护环境”为内容，倡导有责任的生活 ，通过设立相关主题开展非营利活动的公益组织；12月，作为特邀主持人直击哥本哈根全球气候大会，并发表英文演讲 。
2010年成立了自己的工作室，并作为出品人之一投资了《辛亥革命》。工作室除代理其在国内的演艺业务外，尝试电影投资等多元经营。此后，李冰冰开始减产，对作品品质精益求精 ；同年，邓文迪邀李冰冰出演好莱坞文艺片《雪花秘扇》女一号。在该片的纽约首映礼上，《生化危机5：惩罚》导演保罗·安德森邀请李冰冰出演女二号艾达王 。
2011年，以“烈焰红唇”造型演绎的《时尚芭莎》中国版24周年纪念刊被世界时尚杂志《HARPER’SBAZAAR》在纽约召开主编大会，评选出2010年全球最佳封面，这也是《芭莎》中国版首夺该荣誉，”李冰冰的“烈焰红唇”造型也被挂到了纽约曼哈顿西57街和第8大道交界处的赫斯特大厦，加以展示 ；同年，获得亚太电影博览会年度电影之星奖 。
2012年，因《雪花与密扇》受邀参加第84届奥斯卡金像奖红毯 ；2月10日，主演的电影《我愿意IDo》上映；同年9月，李冰冰成为第一位进驻香港杜莎夫人蜡像馆的内地女明星，也是第一位在上海和香港同时拥有蜡像的内地女星，后因钓鱼岛事件缺席《生化危机5：惩罚》的东京首映会，李冰冰表明立场，发生钓鱼岛事件就绝不去日本；同年10月，她正式签约好莱坞经纪公司UTA本部，该公司代理李冰冰在美国及海外业务。此后，李冰冰只身在洛杉矶学习外语半年 。
2013年1月成为国际奢侈品牌Gucci百年来首位全球代言人（2012年时为亚洲区代言人），她的个人公益品牌L.O.V.E.与Gucci更是深入合作，推出刻着“GucciandLiBingbingforResponsibleLife”的特别腕表，使她成为第一个把自己的名字和环保概念刻进奢侈品产品的中国明星 ；同年4月，好莱坞杂志《综艺》（Variety）专门为李冰冰在洛杉矶举办颁奖礼，授予她“亚洲之星”荣誉；8月，参演派拉蒙公司好莱坞电影《变形金刚4：绝迹重生》，饰演女二号负责制造变形金刚的科学家苏月明 ；11月，在洛杉矶举办的中美电影峰会上，李冰冰被授予“东西方才华奖”；11月底，受邀赴台出任第50届台湾金马奖决审评委 。
2014年6月27日，参演的《变形金刚4：绝迹重生》上映，电影最终票房19.7亿，打破多项票房纪录，成为当年内地影片票房冠军 。
2015年2月19日，主演的《钟馗伏魔：雪妖魔灵》上映，李冰冰评价该片获得第三届伦敦国际华语电影节最具海外影响力演员奖以及最佳女主角奖 ；同年，担任浙江卫视电视综艺真人秀《我看你有戏》的导师；年底，主演东方帝陵冒险电影《谜巢》，并担任创意制片人 。
2016年5月，受邀出席第69届戛纳电影节，其开幕式红毯造型被外国媒体Eonline网站评选为“10大最美造型” ；8月，加盟好莱坞电影《巨齿鲨》，饰演女主角海洋生物学家张茵，搭档杰森·斯坦森 ；12月，登上《TMagazine》封面 。
2019年10月，参加浙江卫视原创表演真人秀《我就是演员之巅峰对决》 。
2021年9月15日，与冯绍峰共同主演的电影《平凡英雄》在新疆举行开机发布会 。
2012年，内地一线女演员都争着要去好莱坞试水，李冰冰也在《生化危机5：惩罚》里饰演了一名叫艾达·王的女特工，每天举着那把五公斤重的银质造型枪练习10次，直至长出了肌肉。可惜《生化危机》系列完全是属于女一号米拉·乔沃维奇的个人秀。于是，即使足足有20分钟的戏，李冰冰也像是枚热情的酱油党。在接受媒体采访时，她曾遗憾地感慨：“动作戏没几场，枪戏也不过瘾。我觉得太少了，还能多打打。”
2014年，《变形金刚4》公布李冰冰加盟的消息。影片公映，166分钟的电影里，李冰冰只有10分钟的戏份，但那个角色给予了她足够的展示空间。更奇怪的是，在各地的首映式上，李冰冰比女主角妮可拉·佩尔茨还更抢戏。问及拍摄《变4》的心情，她说：“你还是要敢于就专业性的东西，去跟导演展示自己，去提要求。你不能说我到了一个这么牛的超级大片里，我就乖乖的，跟提线木偶似的，那出来就真让人笑话了。”两年的时间，从20分钟到10分钟，数字减少了，她却获得更多了。一如她如今的心态。
李冰冰，个性率直，一向给人一种是一个独立、个性、低调、坚韧仗义的大女人感觉。李冰冰用勤勉敬业，踏实律己，用实际行动传递着正能量。
在表演上，她是一个有弹性、戏路广、具有大片“符号感”的女演员，可以驾驭各种题材，对角色演绎入木三分，好演技使她多次获得了权威奖项的肯定。同时，李冰冰与时尚紧密贴合，她超模般的硬照表现力受到各大时尚杂志的推崇。其独特的气质，也让她备受高端品牌青睐。除演艺事业外，李冰冰热心公益，发起并亲自参与多项环保慈善活动，积极投身其中，身体力行担起了回馈社会的责任。[98-100]
李冰冰看上去外表强悍，但内心很柔软很小女人。她是一个很努力的演员，也很有天分。（尔冬升评价） 李冰冰是一个少见的具有弹性的女演员，她极富变化和潜力，而且之前她演过很多动作电影，可以说是名副其实的侠女。（徐克评价） 李冰冰是后起之秀中的佼佼者，在她所演的角色身上体现出她成熟的个人风格，蕴涵着令人陶醉的魅力。李冰冰写满一脸的微笑，一脸的从容，一身的爽净，一身的甜意，她美得并不炫目，但不传统。在她身上透露出一种家常、亲和，以及朴素、温馨的气质。交往之后的李冰冰让我感受到的是她的谦和诚实的态度，稳重沉着的气质，还有她善良和那不经意间流露出来的丝丝忧郁的情思。（殷谦评价）
