1996年《保鏢之翡翠娃娃》飾演慕容白，1997年出演連續劇《雙鳳奇案》飾演秋菊 、《來來往往》飾演戴曉蕾/時雨篷，1998年出演電視劇《還看今朝》飾演胡欣，1999年出演電視劇《達摩祖師》飾演蓮兒 ，2000年出演電視劇《白日》飾演黃序萍 、《生命因你而美麗》飾演易無花，2000年李小冉還是東方歌舞團的一名專業舞蹈演員，被陳坤推薦參加演出了《像霧像雨又像風》飾安琪。
2001年《皇宮寶貝》飾演玉茗格格。2002年出演電視劇《浪跡天涯》飾演陶劍秀，2004年拍攝了驚悚片《天黑請閉眼》。2006年出演功夫片《龍虎門》飾演的羅剎女則是一個直來直去、敢愛敢恨的女子，最後為救心上人搭上了性命。同年另一部作品是唯美的《植物園/植物學家的女兒》影片受到觀眾的青睞。
2008年出演電視劇《夜幕下的哈爾濱》李小冉飾演的盧秋影和陸毅飾演的王一民有大量的對手戲，並在戲中談了一場轟轟烈烈的愛情。電視劇《鳳穿牡丹》飾演郁家大小姐的小尼姑“無瑕”。
2009年的諜戰影片《東風雨》飾演一個既是細膩柔弱的女教師，也是大上海歌舞廳的交際花，在同伴面前，她又成為最忠誠的特工。
2010年出演了由張楊導演的都市時尚愛情電影《無人駕駛》主演劉燁在片中被兩位美女高圓圓和李小冉簇擁，演繹了一段美麗熱烈的北京愛情故事。2011年02月02日首次登上中央春節聯歡晚會的舞台和邵峰搭檔出演小品《午夜電話亭》獲得三等獎。
2012年出演的電影《夜鶯》併入圍2013年度“新加坡影匯”的影片之一。
2015年在海飛原著小說改編的諜戰革命劇《麻雀》中特別出演“宰相”沈秋霞。
