2000年,因主演电视剧《少年包青天》而被观众所知;同年,凭电影《过年回家》获13届新加坡国际电影节最佳女主桂冠。 2004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。2005年,主演电视剧《八大豪侠》;同年,凭借电影《云水谣》获2007年第12届中国电影华表奖及2008年第29届大众电影百花奖。2009年,主演《风声》,荣膺46届台湾电影金马奖。从2008年起,她因出演好莱坞电影《功夫之王》、《雪花秘扇》、《生化危机5》跻身国际影坛。2012年,担任上海国际电影节评委,年底签约美国经纪公司UTA。2013年初,荣升国际奢侈品牌Gucci全球代言人;同年4月,好莱坞杂志《VARIETY》授予她“亚洲之星”大奖。遂接演《变形金刚4》,担任第五十届金马奖决审评委。热衷公益环保的她,2009年成立个人公益品牌L.O.V.E,发起并参与了诸多环保活动。2010年起,她成为联合国环境规划署(UNEP)的首位中国籍全球亲善大使、世界自然基金会(WWF)全球大使、国际气候组织“百万森林”亚太区大使等。2013年,被委任濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)全球大使,全国中小学安全形象大使。
2017年1月4日晚,李冰冰在微博中晒出与许文楠在海边的照片,并写道:“一切都是最好的安排。”正式公开恋情。