1994年出道,2000年时凭借电影《过年回家》获第13届新加坡国际电影节最佳女主角,然这部威尼斯电影节最佳导演,却在国内禁映未引起注意。当四大花旦风靡全国时,她仍默默无闻地拍着不温不火连续剧,在电影里演着甚至无名无词的配角,徘徊在二三线。爱演侠女的她早年接连出演《机灵小不懂》、《一脚定江山》、《少年张三丰》、《八大豪侠》等剧集。没因此成名,却为打戏摔成腰椎间盘突出、冬季淋雨患过肺炎、过度劳累引发气胸。
2004年妹妹李雪正式接受李冰冰的经纪人工作,这年李冰冰领衔主演了伍仕贤导演的爱情喜剧电影《独自等待》,凭借角色“梦中情人”刘荣首次入围金鸡奖最佳女主角提名。同一年,李冰冰参演电影《
天下无贼》,凭借角色艳贼小叶入围
百花奖女配角,但还是与奖项擦肩。此后她又连续2年入围金鸡百花奖最佳女主角,四次到典礼现场却均未能捧回大奖。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》,该片终使她在2007年获华表奖、2008年获得百花奖2座桂冠,在台上她哭成泪人感慨一分钟的梦想走了十年。从此她有了更多大荧幕机会。
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。2009年她在《
风声》中出色的表演,荣膺第46届台湾电影金马奖。李冰冰开始正式跻身国内一线女星。而后参演多部商业大片《
狄仁杰之通天帝国》、《
枪王之王》、《
我愿意IDo》。同年李冰冰成立个人公益品牌"L.O.V.E",一个以“关爱生命、保护环境”为内容,通过设立相关主题开展非营利活动的公益组织。
2010年李冰冰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绎业务外,尝试电影投资等多元经营。此后,李冰冰开始减产,对作品求质不求量。不拍戏的时候,李冰冰长年坚持每天2小时健身,2至3小时学英语,其余时间宅在家读书、看片学习的生活状态。
与好莱坞电影结缘始于2008年的《功夫之王》,2010年邓文迪邀李冰冰出演好莱坞文艺片《
雪花秘扇》女一号,让她再次进入全球观众视野。在该片的纽约首映礼上,《生化危机5》导演保罗・安德森找上门来,定角女二号。
2012年李冰冰是唯一获邀走上第84届奥斯卡金像奖红地毯的华人演员,《纽约时报》曾以《所有目光都转向李冰冰》为题,刊文称赞她的夺目星光。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》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月李冰冰荣升成为国际顶级奢侈品牌Gucci百年来首位全球全线代言人(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明星,单人硬广推广至亚、欧、美、澳各大洲古驰店。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月参演派拉蒙公司的《变形金刚4》。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,李冰冰参演的《变形金刚4》上映。
2015年2月19日,李冰冰主演的《
钟馗伏魔:雪妖魔灵》上映。同时李冰冰担任浙江卫视大型电视综艺真人秀《我看你有戏》的导师。