李谷一从小喜欢艺术，中学毕业后，考入湖南艺术学院专修中国古典舞蹈。1961年，被选入湖南省花鼓戏剧院任演员，从此便开始了她的舞台生涯。
1964年，李谷一因主演的个人首部花鼓戏电影《补锅》而被观众所熟悉，她因此分获1964年和1965年湖南省和中南五省优秀表演奖，受到了毛主席和周总理的亲切接见。1974年，经过三次考试，被中央乐团录取，任独唱演员。
大家对李谷一最熟悉的应该是那首《难忘今宵》了，这也是每年春晚的必备曲目。除此外，她还有《乡恋》《绒花》《我和我的祖国》等耳熟能详的代表作，而她能有机会演唱这些经典曲目，离不开她第一任丈夫金铁霖的帮助。
原因就在于两人都是名人，稍有不慎就会舆论哗然，因此又不便去医院进行彻底的检查。另一个原因还在于李谷一的社会活动很多，几乎抽不出完整的时间。渐渐的，离婚就成了二人之间的一个经常性话题。
后来李谷一很快与现任丈夫肖卓能相恋。据说，一开始肖卓能是李谷一的忠实粉丝，两人并没有接触过，但后来肖卓能非常主动，抓住李谷一演出的机会展开疯狂追求，两人的接触渐渐多了起来，并发展成恋人。
据悉，肖卓能比李谷一要小了十多岁，而且还是肖劲光大将的第三个儿子，曾是青岛海军某部军官，原山东政协副主席，身份背景显赫。两人交往时，李谷一并不知道这些内情，最后得知这一切时已经时情到深处，最后还是结婚了。
虽然老肖在某国家部委的一家大公司里担负着领导工作，但是只要他能够抽得出时间，就一定会跟着李谷一的演出足迹，亲自赶去观看她的现场演出，即便是出差到了外地，只要一听说李谷一也在当地演出，他就会把看李谷一演出当做头等大事来办，想尽一切办法也要出现在李谷一的演出现场。
婚后第二年，李谷一唯一的女儿肖一出生。女儿之所以取这个名字，是因为取了夫妻两人名字各一个字，李谷一还曾表示是为了证明两人的爱都是一心一意！