李雪健1954年2月出生於山東菏澤市的農民家庭。1965年，11歲的李雪健隨父親前往貴州三線支邊，16歲進工廠勞動，在中學、工廠、部隊均爲業餘文藝宣傳隊演員。1973年，19歲的李雪健參軍，1976年調入中國人民解放軍二炮文工團話劇隊，1977年考入空政文工團，1978年進入中央實驗話劇院。1980年，李雪健參演第一部銀幕作品《天山行》，扮演指導員於海洲 ；同年，憑藉話劇《九·一三事件》林彪一角，奪得首屆“梅花獎”。1985年，李雪健在影片《鋼銼將軍》中飾演將軍李力，從30歲演到60歲，該片獲"政府獎"優秀影片獎。1987年，受田壯壯導演之邀，在電影《鼓書藝人》中飾演老藝人方寶慶。1988年李雪健又在《大偵探》中扮演舊時代一個機敏狹義、耿直幽默私家偵探杜義甫。
1990年，主演電影《焦裕祿》飾演焦裕祿，憑藉《焦裕祿》獲得第十一屆中國電影金雞獎最佳男主角獎，和第十四屆電影百花獎最佳男演員獎。1992年，在李少紅導演的電影《四十不惑》飾演知識分子曹德培；1995年，參演張藝謀影片《搖啊搖，搖到外婆橋》，飾演配角“六叔”。2011年，憑藉電影《楊善洲》獲得第14屆中國電影華表獎優秀男演員獎。2012年11月，參演電影《一九四二》，並憑藉電影《一九四二》奪得第50屆臺灣電影金馬獎最佳男配角獎。2013年，參演電影《背條大路回故鄉》。
2016年7月1日，主演真人改編電影《老阿姨》，飾演龔全珍（陶慧敏飾）的丈夫開國少將甘祖昌。2015年，參演電影《道士下山》。低調做人，踏實演戲，在浮躁的娛樂圈太難做到了，李雪健就是這樣一位德藝雙馨的藝術家，在演戲上孜孜不倦追求新高度，而對於自己的私生活卻非常低調（北青網評）。在話劇《九·一三事件》中扮演林彪的李雪健同這位前國防部長非常像，他刻畫的林彪是一個病態的有偏執狂的狂人，並用假嗓子念着晦澀的威嚴的格言（法新社記者弗朗西斯·德隆評價）。
