李恩珠高中畢業之前一直生活在韓國全羅北道群山，先后在群山小學、群山女子中學、永光女子高中就讀。她擅長鋼琴演奏，從小夢想當一名出色的鋼琴家，學生時期曾經打算報考音樂學院。

2005年2月18日，李恩珠在漢城獲得了檀國大學戲劇電影專業的學士學位。雖然1997年即入讀該校演劇和電影系，但由于連續參加多部電影電視的拍攝，直到2005年她才順利拿到學位。

1997年，李恩珠在善京（現SK集團）SMART學生選拔大賽上獲得銀獎后，被一位拍攝校服的導演看中，和剛踏入演藝圈的宋慧喬合作拍攝SMART校服廣告，這樣，作為模特李恩珠首次步入演藝界。拍完廣告后，受到KBS電視臺的青睞，李恩珠出演KBS的電視劇《起點》，這是李恩珠的處女作。同年，李恩珠主演了電視劇《火鳥》。

1998年8月，出演由金中鶴執導的動作冒險劇《白夜3.98》，扮演沈銀河所飾角色的少女時代。同年，與李正賢、郭現植出演恐怖劇《突然有一天》及電影《圣誕節下雪》。

1999年，參演由申允燮執導的浪漫愛情劇《KAIST》，飾演漂亮又聰明的公主邱之媛。同年，參演《松魚》，擔任配角，在東京電影節中獲得大獎。

2000年，李恩珠首次出演女主角，主演黑白電影《啊，秀貞》，獲得第38屆韓國大鐘最佳新進女演員獎。同年，拍攝了電影BloodyBeach和KBS的電視劇《以生氣的臉回望》。

2001年，李恩珠與李秉憲合演愛情片《愛的蹦極》。同年，參演SBS的電視劇《我美之夢》。

2002年，李恩珠與車太賢、孫藝珍、文根英一同主演了由李翰執導的愛情片《向左愛，向右愛》，扮演的女主角性格有著相當大的變化，從一開始的爽朗活潑到后來的安靜、內斂。同年，主演恐怖片《白房子》。

2003年，李恩珠和安在旭主演電影唯美傷感片《天堂花園》。同年，與李凡秀主演愛情片《哈羅!U.F.O》，扮演一位失明少女。

2004年，李恩珠和李瑞鎮、Eric主演電視劇《火鳥》，獲得韓國MBC電視劇演技大獎，并與李瑞鎮一起獲得了“最佳情侶獎”。同年，李恩珠與張東健、元斌合演由姜帝圭執導的戰爭片《太極旗飄揚》，該影片是2004年韓國電影票房冠軍。

2005年2月22日，李恩珠因患嚴重的抑郁癥而上吊自殺身亡，安息在京畿道高陽市自由路的清雅公園ChungahPark，年僅25歲。