2010年10月份,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月份,李纯参演了个人的首部电影作品《金陵十三钗》。该片最后票房超过6亿,获得2011年华语片票房冠军。
2012年6月份,李纯拍摄了中国首部观音题材电影《不肯去观音》,李纯在片中扮演了清丽可人、善良仁爱的观音菩萨化身莲妹,该片在2013年第37届蒙特利尔国际电影节上获得“世界优秀电影奖”。同一年,李纯还参与演出了刘奋斗执导的微电影《剪刀石头布》。
2013年8月份,李纯参与演出了都市婚恋爱情轻喜剧《大都市小爱情》,并在剧中扮演了刻苦耐劳的南方小姑娘苏勤。9月份,参与演出了张艺谋执导的中国电影史上首部IMAX文艺片《归来》,李纯在片中扮演了崔美芳,于2014年5月16日在全国上映,该片入选为第67届戛纳国际电影节特别展映单元影片,并获得第34届香港电影金像奖最佳两岸华语电影。
2015年6月9日,李纯与霍建华、赵丽颖联合主演的根据Fresh果果同名小说改编的古装玄幻仙侠危洒境剧《花千骨》登陆湖南卫视钻石独播剧场首播,李纯在剧中扮演了高冷傲娇蓬莱岛富二代霓漫天,该剧播出期间以平均2.213%的收视率打破中国内地周播剧收视纪录,并且连续29次拿下单日收视冠军,成为中国内地年度收视亚军。此外,该剧还以单日超过4亿的播放量打破中国内地电视剧单日网络播放量的纪录,并成为中国内地首部突破200亿次播放量的电视剧。7月份,李纯参与演出了由福建本土原创制作的电影《海角有个五店市》,李纯在剧中扮演了单纯阳光的小白领陈楠。9月份,李纯领衔主演了阿里数娱出品的自制网络剧《藏地密码》,并在剧中扮演了冰雪聪明、古灵精怪、活波开朗的唐敏。
2016年1月1日,李纯凭借在仙侠剧《花千骨》中霓漫天一角获得了2015国剧盛典最佳女配角提名。6月份,李纯加盟电影版《心理罪》,并在片中扮演了刑侦专业的研究生方木的初恋情人陈希。8月份,与霍建华联合主演了清宫传奇剧《如懿传》,李纯在剧中扮演了炩妃卫嬿婉。9月21日,李纯领衔主演的古装武侠网剧《画江湖之不良人》首播,李纯在剧中扮演了性格开朗、机灵可爱的小师妹陆林轩,该剧5个月内全网播放量累计超过12亿。
2017年7月份,李纯与张丹峰领衔主演奇幻悬疑剧《百慕迷踪》;8月4日,李纯与刘亦菲、杨洋联合主演的古装玄幻爱情仙侠电影《三生三世十里桃花》上映,她在片中扮演了心机颇深的素锦。
2019年9月15日,和贾乃亮联合主演的军旅空战剧《空降利刃》开播,在堡榜和壳剧中扮演军医林俊娇;11月26日,李纯主演的古代传奇剧《庆余年》在腾讯视频和爱奇艺播出,在剧中李纯扮演了表面上是京都醉仙居糊删奔的头牌,实际上却是北齐暗探,拥有双重身份的司理理。
2020年1月13日,李纯搭档孙红雷、张鲁一、尹昉等主演的年代巨制《新世界》重钻开播,在剧中扮演了重情重义的官家千金柳如丝。7月1日,李纯特邀主演古装武侠剧《雪中悍刀行》,在剧中扮演一袭紫衣叱咤武林的轩辕青锋。8月18日,李纯和宋茜、卢靖姗、张佳宁合愉担酷作主演的都市情感大剧《他其实没有那么爱你》在爱奇艺播出,在剧中扮演职场女强人任染。
【李纯人物评价】
李纯有着浓厚的舞蹈功底,举手投足、从内而外都散发着艺术的气质(中国芜湖新闻网评)。李纯有着清纯的气质和扎实的表演功底(新华网评)。
生活中的李纯是个清新灵动的女生。作为一个芜湖出生的女孩,她骨子里便带着江南女子的纤巧(网易评)。李纯已经褪去了最初的青涩和腼腆,变得典雅大方。只是,她依旧是那个口直心快、所有情绪都写在脸上的简单姑娘(艺乐杂志评)。
生活中的李纯有着名副其实的纯真气质与浓厚的艺术气场(北青网评)。李纯的瓜子脸+大眼睛+樱桃唇,搭配古装造型又仙又美,生活中的素颜照清纯又可爱,不论是气质还是皮肤光泽完全不输92后的小姑娘迪丽热巴、陈瑶(新浪时尚评)。
李纯在《花千骨》大结局中如同开挂般的燃烧演技,将霓漫天人生中最后的能量集中喷发,令这个在原著中并无自我的角色活生生刷出了存在感。李纯赋予了霓漫天在不同时期不同的恨意(新华网评)。
李纯完美还原的小师妹对电视剧《画江湖之不良人》有很大的作用。她以活泼、自然的表演吸引了众多“CP站队粉”,成为《画江湖之不良人》最令人惊艳的亮点(腾讯网评)。