李小冉，1976年5月8日出生于北京，中國內地女演員，畢業于北京舞蹈學院。
1996年，參演個人首部電視劇《保鏢之翡翠娃娃》，從而進入演藝圈。2000年，因在年代劇《像霧像雨又像風》中飾演安琪一角。2003年，參演情感劇《別了，溫哥華》。2008年，主演年代劇《鳳穿牡丹》。2010年，主演民國劇《來不及說我愛你》。
2013年2月，出演的愛情片《愛情不NG》上映；5月，主演年代劇《蓮花》；7月31日，與馬蘇、劉濤共同主演的都市情感劇《今夜天使降臨》播出，在劇中飾演產科醫生林婷；10月，參演楊文軍執導的電視劇《獨有英雄》；同年，出演了諜戰劇《風箏》，在劇中飾演國民黨中統女特工林桃。
2014年2月，與王志文共同主演了家庭劇《大丈夫》，在劇中飾演時尚雜志社副總編顧曉珺；4月2日，參演的年代劇《大河兒女》播出；同年，先后拍攝了都市情感劇《姐妹兄弟》和抗戰劇《激戰》。
2015年，出演了諜戰劇《追擊者》；8月，與王耀慶搭檔主演了年代劇《畢業歌》；12月，與杜淳共同主演了都市情感劇《老婆大人是80后》；此外，她還和蔣雯麗、郭曉東合作拍攝了情感劇《嘿，孩子》。2016年，在李易峰、周冬雨主演的諜戰劇《麻雀》中飾演信仰堅定的革命主義者沈秋霞；4月，出演都市情感劇《下一站，別離》。
2017年2月24日，與張嘉譯共同主演都市家庭劇《美好生活》，在劇中飾演雜志社編輯梁曉慧；同年，客串熱血諜戰劇《秋蟬》，飾演葉沖的母親江月。2018年5月，與吳奇隆聯合主演時裝劇《月嫂先生》，在劇中飾演地產公司副總那娜。
2019年4月14日，主演的時裝劇《因法之名》播出，在劇中飾演個性正直的檢察官鄒雄之女鄒桐。10月23日，主演的懸疑刑偵劇《時空來電》播出，在劇中飾演何君；11月26日，出演的古代傳奇劇《慶余年》開播，她在劇中飾演長公主。2020年8月2日，改編自科幻作家劉慈欣同名小說的電視劇《三體》官宣陣容，李小冉飾演申玉菲。2021年5月25日，出演的重大革命歷史題材劇《光榮與夢想》播出。2022年1月18日，李小冉與鐘漢良主演的當代都市劇《今生有你》播出，這是二人繼電視劇《來不及說我愛你》合作12年之后再演戀人；2月25日，參加的綜藝節目《王牌對王牌第七季》播出；6月7日，與靳東主演的都市情感輕喜劇《林深見鹿》播出，在劇中飾演獨立清醒的現代女性簡艾。
2023年1月15日，李小冉與張魯一等領銜主演的科幻劇《三體》播出，在劇中飾演沒有七情六欲的科學家申玉菲；2月6日，與李乃文主演的當代都市劇《我們的日子》播出，在劇中飾演劉淑霞；5月20日，主演的電視劇《正好遇見你》播出。
2024年2月4日，與鄭愷、李念等主演的《產后世界》殺青；2月13日，李小冉作為特邀主演參與拍攝的電視劇《煙火人家》播出，在劇中飾演孟以安；5月16日，參演的古裝傳奇劇《慶余年第二季》播出；11月25日，出演的玄幻劇《斗羅大陸之燃魂戰》播出。2025年1月11日，參加的綜藝節目《一路繁花》播出；4月3日，特別出演的電視劇《烏云之上》在愛奇藝播出。