1944年11月10日出生于云南省昆 明市官渡区。1959年,考入湖南艺术专科学校。1961年,毕业于湖南省艺术学院舞蹈专修科,以优美的嗓音条件,被选入湖南省花鼓戏剧院任演员。1964年,演唱花鼓戏《补锅》,获湖南省和中南五省戏剧汇演优秀奖,曾受到毛泽东、周恩来的亲切接见。1965年《补锅》拍成电影,在全国各地放映,产生相当大的影响。1970年,因演出花鼓戏《补锅》, “在文化大革命”中被视为修正主义黑苗子,她父母的家被抄,李谷一被下放到偏穷的瑶寨6年,要靠着劳动工分吃饭。1974年,经过三次考试,被中央乐团录取,任独唱演员。她在交响乐《智取威虎山》中,担任主要角色小常宝,同时在演出中演唱了多首歌剧选段及传统民歌,大获好评,在歌坛崭露头角,先后出访了澳大利亚、新西兰、美国、香港。1976年,为电影《南海长城》配唱主题曲《永远不能忘》。在之后的几年里,先后为上百部电影录制歌曲,80年代,出现了“每片必歌,每歌必李谷一”和“李谷一垄断电影歌曲”的现象。1980年,演唱中国内地第一首流行歌曲《乡恋》,引发争论和批判。1981年至1982年,两次与美国纽约交响乐指挥家吉尔伯合作,演唱交响乐组曲,其中演唱的中国的《三江组曲》获文化部二等奖。1983年,参加首届春晚,是央视春晚正式登台的第一位歌手,在观众的点播下献唱了《乡恋》等9首歌曲。