2011年,李纯因出演张艺谋导演的电影《金陵十三钗》踏入演艺圈。 2013年,主演中国首部观音题材电影《不肯去观音》,为更好地诠释角色,她在普陀山的尼姑庵住了一个月体验生活。 2014年,再次与张艺谋合作文艺片《归来》饰演崔美芳。
同年,还在都市爱情电视剧《大都市小爱情》里本色出演南方小镇姑娘苏琴。 2015年,在古装仙侠剧《花千骨》中,她凭借对反角霓漫天的演绎获得国剧盛典最佳女配角提名。 之后,在2016年的武侠网剧《画江湖之不良人》中,一改往日画风,变身成萌甜可人的小师妹陆林轩。 2018年,凭借清宫剧《如懿传》中魏嬿婉一角从荧屏一跃而出。 2017年,她主演的仙侠片《三生三世十里桃花》上映,在剧中出演“四海八荒最坏女人”素锦。2019年,在《庆余年》中凭司理理一角让人印象深刻 。
2020年,因饰演年代剧《新世界》中柳如丝一角,获得第26届上海电视节白玉兰奖最佳女配奖提名。 2021年,出演古装武侠剧《雪中悍刀行》,在剧中饰演轩辕青锋 。2023年3月24日,主演的奇幻悬疑电视剧《百慕迷踪》在优酷独家上线开播。 9月13日,都市家庭情感剧《好团圆》杀青,她在剧中饰演向中这一角色。