李依馨出生于山西省的一个公务员家庭，父母对她的管教向来较为严格，形成了典型的“严父慈母”式家庭氛围。父亲本人十分热爱音乐，因此从小便亲自指导她学习声乐基础。九岁起，她开始系统学习笛子、二胡与古筝等多种民族乐器；十六岁时，她离开家乡山西，考入石家庄艺术学校，专攻舞蹈与影视表演。在校期间，她不仅学习了踢踏舞和民族舞，还凭借出色的才艺，在尚未成年时便多次登上中央电视台等大型文艺晚会的舞台进行演出。高中毕业后，她接拍了个人首部电视剧《无字碑歌》，在剧中与斯琴高娃合作，饰演一位颇具古典风韵的唐朝才女。此后，经由老师推荐，她与濮存昕合作出演了首部防艾拒毒题材公益电影《太阳星辰》。该片聚焦中国青少年群体，倡导洁身自好、远离毒品的理念。李依馨在片中饰演女明星周小雯，生动演绎了角色在种种诱惑下接触毒品并最终艰难戒除的历程。电影于中央电视台电影频道首播，同年她还参与了由防艾大使濮存昕发起的“情牵红丝带”公益活动，以志愿者身份贡献自己的力量。二零零四年，她考入北京师范大学深造；在校期间，她被庄宇新导演选中，与颜丙燕合作拍摄了人生中第一部电影《爱情的牙齿》，该片后来荣获第十四届北京大学生电影节最佳处女作奖。此后，她因独特的气质与扎实的表演功底受到香港女商人梁凤仪的赏识，成功签约成为梁凤仪旗下勤+缘公司的艺人（合约期满后已解约）。凭借独特的外形与深厚的表演实力，她陆续参演了多部年代题材大戏。二零零九年，王家卫导演开始筹备电影《一代宗师》，除已确定的主要演员外，他也在各地寻觅适合的配角人选。在观看过李依馨的剧照及影像资料后，王家卫导演曾有意邀请她加盟该片，但当时李依馨因正在拍摄电视剧《幸福在路上》而档期冲突，最终遗憾错过了这次合作机会。
二零一零年，李依馨与林永健等演员共同主演了电视剧《我叫王土地》，在剧中她扮演了能歌善舞的草原公主“琪琪格”。该剧在央视播出后，这位蒙族公主的形象赢得了众多观众的瞩目与喜爱。同年，她与刘蓓合作的另一部电视剧《下海》也陆续在央视热播；李依馨在剧中饰演性格大大咧咧、时常犯二的“初四五”，这个角色让由刘蓓饰演的主人公“周芸”既感到心疼又不免头痛，人物间的互动生动而富有情感张力。二零一二年，李依馨参与了由高希希导演执导的电视剧《楚汉传奇》，并与何润东、陈道明等演员合作。在该剧中，她诠释了秦二世身边美艳动人的妃子“赵吹栾”。剧集播出后，这位绝美寡妇的角色再度引发公众关注，成为当时微博上的热议话题。二零一三年，由李依馨主演的电视剧《代号十三钗》在全国范围内播出，她在剧中饰演七号金钗“季月娥”，展现了其塑造古典角色的能力。同年，她的身影也出现在大银幕上，与陈伟霆、郑佩佩等人共同出演了3D电影《搏击迷城》，饰演一位性感神秘的日籍女孩“小百合”。此外，李依馨还获得了奥斯卡终身成就奖得主罗杰·科尔曼的赏识，受邀参演其团队打造的好莱坞电影《活尸》。该片在香港上映后（香港译名为The Living Dead，内地译名为Ghost of the forbidden city），李依馨随剧组受邀参加了二零一三年韩国富川国际幻想电影节；电影总监制罗杰·科尔曼（Roger Corman）亲自携李依馨一同亮相电影节现场。同年六月二十日，她参演的电视剧《工人大院》于北京电视台影视频道播出，该剧后来于二零二五年一月二日在天津卫视黄金档再次播出。 二零一四年，李依馨参演了由美国百老汇班底制作的舞台音乐剧《游轮》，在剧中饰演中国区女一号“奥利弗”，由此荣升为百老汇团队甄选出的东方女主角，标志着其表演事业迈向国际舞台。同年六月，她主演的抗战题材电视剧《勇士之城》在全国热播，剧中她塑造了最具魅力的抗日女勇士“周四”，展现了坚韧勇敢的女性形象。九月，其主演的电视剧《舰在亚丁湾》在央视八套黄金档播出；该剧讲述了中国海军舰艇编队赴亚丁湾、索马里海域执行护航任务的故事，李依馨在剧中饰演柔情女生“王小蔓”。该剧凭借精良制作与深刻主题，荣获第三十届中国电视剧“飞天奖”。同年十一月六日，她与刘烨、赵文卓合作参演的电影《全城通缉》正式公映，她在片中饰演白氏集团部门主管“小贾”。十二月二十一日，李依馨在人民大会堂获得了由“中国下一代基金会”联合“北京电影学院”颁发的“凤凰奖”公益大使殊荣，以表彰其在公益领域的积极贡献。 二零一五年二月，李依馨受邀出席米兰时装周，以融合东方元素的优雅造型亮相国际时尚舞台。同年六月，她与陈伟霆等人主演的3D电影《搏击迷城》在内地公映，其饰演的“小百合”一角获得观众与评论界的好评。十一月，她主演的电视剧《决杀》于央视八套黄金档播出，剧中她饰演清风岭女当家“嫣然”，这个角色经历了从女匪首到民族英雄的传奇转变，其复杂的成长弧光深深吸引了广大观众。 二零一六年四月，李依馨获得由中国邮政、中国集邮网举办的“圆梦中国——中国最具影响力人物”奖项，并公开发行了以其形象为主题的李依馨邮票及相关集邮周边产品。五月，她参演的电视剧《金水桥边》播出，在剧中她饰演温婉善良、质朴无华的女性“周惠”。六月，她参演的另一部电视剧《功夫婆媳》播出，剧中她扮演模样俊俏、做事干练、拥有高学历和优越家境的完美律政佳人“于超男”。这一角色个性独立成熟，生活中又不失风趣幽默，将新时代女性独立自主的精神面貌刻画得入木三分，尤其吸引了都市观众的共鸣。 二零一七年十一月，由奥斯卡终身成就奖得主罗杰·科尔曼携手李依馨主演的电影《深宫怨灵》公映。二零一八年，她主演了电影《散养时代》。二零一九年，其主演的电视剧《爱是欢乐的源泉》在广东卫视、山东卫视播出。剧中她饰演明星背后的推手、业务能力超强的“Rose”一角。该角色在精心打理艺人事务的同时，百般刁难由王耀庆饰演的张红星，二人之间精彩的“过招”成为剧集的重要看点之一。 二零二零年，李依馨主演了电影《我的母亲我做主》。二零二一年一月一日，其主演的电视剧《向往的生活》登陆广东卫视，她在剧中饰演性格夸张、以博彩为生计并为村民“指点迷津”的神叨女性“梁大仙”。同年八月，她主演的电影《散养时代》公映，片中她诠释了一位神经质的女老师徐卫红。该影片后来荣获第五十届休斯顿国际电影节剧情长片单元家庭伦理类金雷米奖，以及第十六届奥本国际电影节观众选择奖（即最佳故事片奖）。二零二三年，李依馨主演的电影《对不起，我原谅你》播出，持续拓展其艺术创作的边界。
李依馨女士始终对公益事业怀抱热忱，并积极投身于各类慈善活动之中，她曾多次资助贫困地区的孩童，为他们捐赠包含学习用品在内的爱心书包等物资。在2012年，一名化名为“馨元”的男童被确诊患有严重的先天性心脏病，病情危急，必须尽快进行手术。然而，面对高昂的手术及治疗费用，孩子的家人一筹莫展、无力承担。李依馨在得知这一情况后，主动联系上了小馨元及其家庭，迅速启动了一项紧急救援计划。在知名主持人毕福剑先生的共同带领与呼吁下，他们携手发起公开募捐，为社会爱心人士搭建起援助的桥梁，成功筹集了救治所需的善款。当记者就此事件采访李依馨时，她谦逊地表示：“我只是做了自己应该做的事情，世界上还有太多太多需要帮助的人。”此次与毕福剑先生协力募捐的善举，不仅及时挽救了孩子的生命，也再次体现了她默默奉献、回馈社会的坚定信念。
自出道以来，李依馨便凭借其独特的古典气质与扎实的表演功底，被观众和媒体亲切地誉为“年代戏小花旦”。她自幼习练民族舞，这份深厚的艺术修养使其在镜头前身段优雅、仪态万千。在作品《我叫王土地》中，李依馨生动诠释了草原格格“琪琪格”这一角色，她将人物的纯真、豪爽与深情刻画得入木三分，因而被广大观众赞誉为“最美格格”，其表演可谓淋漓尽致。正是因其精湛而富有感染力的演技，李依馨获得了国际影坛的关注，并赢得了好莱坞制作团队的赏识。一位著名的好莱坞制作人向她发出邀请，请她在其团队的新电影中出演关键角色，在片中她饰演了一位被誉为“最美的中国女鬼”的角色，展现了东方神秘凄美的独特魅力。此外，在《我叫王土地》中她饰演了琪琪格，其剧照展现了草原女性的飒爽英姿；在好莱坞电影中她饰演明朝公主，剧照彰显了东方公主的华贵与典雅；在《决杀》中她出演嫣然，在《北上海》中她饰演赛牡丹，在《楚汉传奇》中亦有精彩表现。李依馨的诸多剧照，包括其质朴动人的形象照，都反复印证了她作为演员的可塑性与纯粹质感。同时，她曾为宝格丽手表海外版图册拍摄的民国风格扮相，亦展现了其跨越时代的时尚表现力与古典韵味。