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。在电视剧《守望的天空》中担任女一号，饰演“葡萄”，演《白鹿原》，饰演“田小娥”。2017年，出演古装剧《楚乔传》，饰演元淳