2010年10月,北京电影学院60周年校庆,张艺谋回学校参加庆典活动,因为李纯舞蹈才艺给张艺谋导演留下了深刻的印象,试镜后两个月后冬至那天李纯接到电影《金陵十三钗》剧组通知而进组
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2011年1月10日,战争史诗片《金陵十三钗》在南京石湫影视基地正式开机
,李纯和一同进组的演员一起签保密协议,一同训练,学习打麻将、抽烟,学秦淮歌女的风姿。李纯因不是南京人不会南京话,所以饰演的秦淮歌女没有一句台词。2011年12月15日,《金陵十三钗》在北京全国政协礼堂举行首映仪式,李纯带领其余十二钗翩翩起舞
。该片最终票房超过6亿,获得2011年华语片票房冠军
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2012年6月5日,李纯与斯琴高娃、聂远、中野良子、中泉英雄等中日演员合拍中国首部观音题材电影《不肯去观音》开机,片中饰演清丽可人、善良仁爱的观音菩萨化身莲妹
。该片在2013年第37届蒙特利尔国际电影节上获得“世界优秀电影奖”
。同年出演刘奋斗导演的微电影《剪刀石头布》
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2013年8月1日,由佟丽娅主演的都市婚恋爱情轻喜剧《大都市小爱情》开机,剧中饰演苏勤
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2013年9月16日,张艺谋导演的国内首次采用了4K高视效制作技术、中国电影史上首部IMAX文艺片《归来》开机。李纯片中饰演崔美芳
。该影片于2014年5月16日在全国上映并入选为第67届戛纳国际电影节特别展映单元影片
,该片获得第34届香港电影金像奖最佳两岸华语电影
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2014年5月6日,由慈文传媒出品,根据Fresh果果同名小说改编的古装玄幻仙侠剧《花千骨》在广西正式开机。李纯剧中饰演高冷傲娇蓬莱岛富二代霓漫天
。该剧于2015年6月9日登陆湖南卫视钻石独播剧场首播
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2015年7月20日,由福建本土原创制作电影《海角有个五店市》在晋江开机,李纯在剧中饰演单纯阳光的小白领陈楠
。9月29日,阿里数娱出品的自制剧《藏地密码》开机,李纯剧中出演女一号唐敏,同年11月15日该剧杀青
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2016年1月1日,李纯凭借在仙侠剧《花千骨》中霓漫天一角获得了2015国剧盛典最佳女配角提名
。2016年4月7日,李纯主演热血武侠网剧《画江湖之不良人》,剧中饰演小师妹陆林轩
。8月初,李纯加盟电影版《心理罪》,片中饰演陈希
。8月24日,清宫传奇剧《如懿传》开机,李纯剧中饰演令妃魏嬿婉
。9月21日,新派武侠网剧《画江湖之不良人》首播
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