李恩珠高中毕业之前一直生活在韩国全罗北道群山，先后在群山小学、群山女子中学、永光女子高中就读。她擅长钢琴演奏，从小梦想当一名出色的钢琴家，学生时期曾经打算报考音乐学院。
2005年2月18日，李恩珠在汉城获得了檀国大学戏剧电影专业的学士学位。虽然1997年即入读该校演剧和电影系，但由于连续参加多部电影电视的拍摄，直到2005年她才顺利拿到学位。
1997年，李恩珠在善京（现SK集团）SMART学生选拔大赛上获得银奖后，被一位拍摄校服的导演看中，和刚踏入演艺圈的宋慧乔合作拍摄SMART校服广告，这样，作为模特李恩珠首次步入演艺界。拍完广告后，受到KBS电视台的青睐，李恩珠出演KBS的电视剧《起点》，这是李恩珠的处女作。同年，李恩珠主演了电视剧《火鸟》。
1998年8月，出演由金中鹤执导的动作冒险剧《白夜3.98》，扮演沈银河所饰角色的少女时代。同年，与李正贤、郭现植出演恐怖剧《突然有一天》及电影《圣诞节下雪》。
1999年，参演由申允燮执导的浪漫爱情剧《KAIST》，饰演漂亮又聪明的公主邱之媛。同年，参演《松鱼》，担任配角，在东京电影节中获得大奖。
2000年，李恩珠首次出演女主角，主演黑白电影《啊，秀贞》，获得第38届韩国大钟最佳新进女演员奖。同年，拍摄了电影BloodyBeach和KBS的电视剧《以生气的脸回望》。
2001年，李恩珠与李秉宪合演爱情片《爱的蹦极》。同年，参演SBS的电视剧《我美之梦》。
2002年，李恩珠与车太贤、孙艺珍、文根英一同主演了由李翰执导的爱情片《向左爱，向右爱》，扮演的女主角性格有着相当大的变化，从一开始的爽朗活泼到后来的安静、内敛。同年，主演恐怖片《白房子》。
2003年，李恩珠和安在旭主演电影唯美伤感片《天堂花园》。同年，与李凡秀主演爱情片《哈罗!U.F.O》，扮演一位失明少女。
2004年，李恩珠和李瑞镇、Eric主演电视剧《火鸟》，获得韩国MBC电视剧演技大奖，并与李瑞镇一起获得了“最佳情侣奖”。同年，李恩珠与张东健、元斌合演由姜帝圭执导的战争片《太极旗飘扬》，该影片是2004年韩国电影票房冠军。
2005年2月22日，李恩珠因患严重的抑郁症而上吊自杀身亡，安息在京畿道高阳市自由路的清雅公园ChungahPark，年仅25岁。