2001年，11岁的她加入江苏省昆山市巴城镇石牌中心小学开办的戏曲兴趣班接收戏曲基本功培训。
2002年，正值李沁12岁，为了能够继续留在学校学习戏曲，她向妈妈保证不会耽误自己的学业。
2003年，参加“苏外之夜”戏曲专场晚会的演出，在锡剧《沙家浜》中李沁饰演阿庆嫂、越剧《梁祝·十八相送》李沁饰演祝英台、昆剧《牡丹亭·游园》李沁饰演杜丽娘。并凭借昆曲《牡丹亭·游园》，获得第七届中国少儿戏曲小梅花荟萃活动金花奖。
2004年李沁考入了上海戏校，学习昆曲。
2008年，新版《红楼梦》剧组以及李少红导演看上李沁，决定由她扮演少年“薛宝钗”。
2010年，《新版红楼梦》正式与观众见面，12月参加在广州举办的“南方影视盛典2010年度颁奖礼”，李沁不仅拿下“金南方年度最受媒体关注奖”，更凭借在剧中对少年宝钗的出色演绎荣获“金南方年度最佳新人奖”。2010年凭借《建党伟业》中的“杨开慧”一角，入围第31届大众电影百花奖最佳新人奖。
2011年2月3日，李沁参演了由星美（北京）影业有限公司出品的古装喜剧电影《神奇侠侣》，李沁在剧中饰演“蓝凤凰”。5月13日主演由北京东方飞云国际影视公司投资制作的数字电影《落难神偷》，影片中饰演一位地下工作的革命者，与林申成为塑造了一对“欢喜冤家”。5月16日与谷智鑫主演电视剧《中国1921》，剧中李沁扮演“杨开慧”，23日携同主创团队做客新浪直播间，与观众们一起分享该剧的台前幕后的故事，2012年《中国1921》荣获
极品新娘-剧照
图册 8张
第26届中国电视金鹰奖最佳电视剧奖。2011年10月8日由李沁、张超等主演的电视剧《将军日记》在央视一套首播，在剧中李沁变身图书管理员，饰演参加工作的女大学生“小李”。
2012年，在电视剧《守望的天空》中担任女一号，饰演“葡萄”，2013该剧荣获第九届中美电影节优秀中国电视剧“金天使奖”大奖。
2013年8月27日，李沁在都市情感励志剧《璀璨人生》中饰演“余非”。10月30日在现代都市女性励志复仇剧《千金归来》中饰演复仇千金“沈长清”。根据作家九夜茴小说改编于2011年拍摄的电视剧《花开半夏》，李沁在剧中饰演“如画”。
