李雪健1954年2月出生于山东菏泽市的农民家庭。1965年，11岁的李雪健随父亲前往贵州三线支边，16岁进工厂劳动，在中学、工厂、部队均为业余文艺宣传队演员。1973年，19岁的李雪健参军，1976年调入中国人民解放军二炮文工团话剧队，1977年考入空政文工团，1978年进入中央实验话剧院。1980年，李雪健参演第一部银幕作品《天山行》，扮演指导员于海洲 ；同年，凭借话剧《九·一三事件》林彪一角，夺得首届“梅花奖”。1985年，李雪健在影片《钢锉将军》中饰演将军李力，从30岁演到60岁，该片获"政府奖"优秀影片奖。1987年，受田壮壮导演之邀，在电影《鼓书艺人》中饰演老艺人方宝庆。1988年李雪健又在《大侦探》中扮演旧时代一个机敏狭义、耿直幽默私家侦探杜义甫。
1990年，主演电影《焦裕禄》饰演焦裕禄，凭借《焦裕禄》获得第十一届中国电影金鸡奖最佳男主角奖，和第十四届电影百花奖最佳男演员奖。1992年，在李少红导演的电影《四十不惑》饰演知识分子曹德培；1995年，参演张艺谋影片《摇啊摇，摇到外婆桥》，饰演配角“六叔”。2011年，凭借电影《杨善洲》获得第14届中国电影华表奖优秀男演员奖。2012年11月，参演电影《一九四二》，并凭借电影《一九四二》夺得第50届台湾电影金马奖最佳男配角奖。2013年，参演电影《背条大路回故乡》。
2016年7月1日，主演真人改编电影《老阿姨》，饰演龚全珍（陶慧敏饰）的丈夫开国少将甘祖昌。2015年，参演电影《道士下山》。低调做人，踏实演戏，在浮躁的娱乐圈太难做到了，李雪健就是这样一位德艺双馨的艺术家，在演戏上孜孜不倦追求新高度，而对于自己的私生活却非常低调（北青网评）。在话剧《九·一三事件》中扮演林彪的李雪健同这位前国防部长非常像，他刻画的林彪是一个病态的有偏执狂的狂人，并用假嗓子念着晦涩的威严的格言（法新社记者弗朗西斯·德隆评价）。
