李小冉，1976年5月8日出生于北京，中国内地女演员，毕业于北京舞蹈学院。
1996年，参演个人首部电视剧《保镖之翡翠娃娃》，从而进入演艺圈。2000年，因在年代剧《像雾像雨又像风》中饰演安琪一角。2003年，参演情感剧《别了，温哥华》。2008年，主演年代剧《凤穿牡丹》。2010年，主演民国剧《来不及说我爱你》。
2013年2月，出演的爱情片《爱情不NG》上映；5月，主演年代剧《莲花》；7月31日，与马苏、刘涛共同主演的都市情感剧《今夜天使降临》播出，在剧中饰演产科医生林婷；10月，参演杨文军执导的电视剧《独有英雄》；同年，出演了谍战剧《风筝》，在剧中饰演国民党中统女特工林桃。
2014年2月，与王志文共同主演了家庭剧《大丈夫》，在剧中饰演时尚杂志社副总编顾晓珺；4月2日，参演的年代剧《大河儿女》播出；同年，先后拍摄了都市情感剧《姐妹兄弟》和抗战剧《激战》。
2015年，出演了谍战剧《追击者》；8月，与王耀庆搭档主演了年代剧《毕业歌》；12月，与杜淳共同主演了都市情感剧《老婆大人是80后》；此外，她还和蒋雯丽、郭晓东合作拍摄了情感剧《嘿，孩子》。2016年，在李易峰、周冬雨主演的谍战剧《麻雀》中饰演信仰坚定的革命主义者沈秋霞；4月，出演都市情感剧《下一站，别离》。
2017年2月24日，与张嘉译共同主演都市家庭剧《美好生活》，在剧中饰演杂志社编辑梁晓慧；同年，客串热血谍战剧《秋蝉》，饰演叶冲的母亲江月。2018年5月，与吴奇隆联合主演时装剧《月嫂先生》，在剧中饰演地产公司副总那娜。
2019年4月14日，主演的时装剧《因法之名》播出，在剧中饰演个性正直的检察官邹雄之女邹桐。10月23日，主演的悬疑刑侦剧《时空来电》播出，在剧中饰演何君；11月26日，出演的古代传奇剧《庆余年》开播，她在剧中饰演长公主。2020年8月2日，改编自科幻作家刘慈欣同名小说的电视剧《三体》官宣阵容，李小冉饰演申玉菲。2021年5月25日，出演的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》播出。2022年1月18日，李小冉与钟汉良主演的当代都市剧《今生有你》播出，这是二人继电视剧《来不及说我爱你》合作12年之后再演恋人；2月25日，参加的综艺节目《王牌对王牌第七季》播出；6月7日，与靳东主演的都市情感轻喜剧《林深见鹿》播出，在剧中饰演独立清醒的现代女性简艾。
2023年1月15日，李小冉与张鲁一等领衔主演的科幻剧《三体》播出，在剧中饰演没有七情六欲的科学家申玉菲；2月6日，与李乃文主演的当代都市剧《我们的日子》播出，在剧中饰演刘淑霞；5月20日，主演的电视剧《正好遇见你》播出。
2024年2月4日，与郑恺、李念等主演的《产后世界》杀青；2月13日，李小冉作为特邀主演参与拍摄的电视剧《烟火人家》播出，在剧中饰演孟以安；5月16日，参演的古装传奇剧《庆余年第二季》播出；11月25日，出演的玄幻剧《斗罗大陆之燃魂战》播出。2025年1月11日，参加的综艺节目《一路繁花》播出；4月3日，特别出演的电视剧《乌云之上》在爱奇艺播出。