2005年毕业于北京舞蹈学院附中。李纯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,工作三年21岁的李纯感叹舞蹈艺术的青春短暂,出于对表演的兴趣,报考了北京电影学院并顺利被录取到北京电影学院表演系2009级本科2班,并在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。2011年1月10日,战争史诗片《金陵十三钗》在南京石湫影视基地正式开机,李纯和一同进组的演员一起签保密协议,一同训练,学习打麻将、抽烟,学秦淮歌女的风姿。李纯因不是南京人不会南京话,所以饰演的秦淮歌女没有一句台词。2011年12月15日,《金陵十三钗》在北京全国政协礼堂举行首映仪式,李纯带领其余十二钗翩翩起舞。该片最终票房超过6亿,获得2011年华语片票房冠军。