北平李丽于1910年出生在北京一个底层的市民家庭。
1927年时，李丽在北平读书，年仅14岁。结识了一个名叫林更新的福建人，此人大李丽四岁，也在北京读书。当李丽十六岁时，和林更新在山西结婚，随后，林赴法留学，李丽蛰居山西夫家。由于遭受夫家的虐待，李逃回了北京母家。然而事情并没有结束，林家派人交涉，要李丽回山西，李丽不愿，于是远赴上海躲避。为生活所迫，成为货腰女郎。
数年后，北平李丽大红大紫，成为上海大都会舞厅的头牌红舞女，后被小报媒体推举为舞后。当年北平李丽是上海舞女界最早拥有私人汽车的人。随后北平李丽又涉足影业，成为北平、上海交际场上的名交际花和电影明星。
（电影《碧云宫》剧照）
在三、四十年代的旧中国，"北平李丽"是一个经常出现在报纸花边新闻上的名字。因为她的本名"李丽"太普通了，所以就加上了她的籍贯，而成为"北平李丽"。由于曾经主演过影片《一代尤物》，从此"一代尤物"也成了她的绰号。
北平李丽长得并不怎么出色，但眼睛清澈而有神，身材窈窕，妩媚而活泼，应酬得体大方，国语、粤语、上海话、英文都非常流利，更兼她舞技高超，所以有很多人拜倒在她的石榴裙下。
1927年前后，她开始以交际花、名媛的身份在东北活动，结识了日本大特务土肥原贤二和川岛芳子。一次，土肥原请客。席间，李丽第一次见到少帅张学良和他的弟弟张学铭。李丽问川岛芳子是否为土肥原的女友，充满醋意的川岛芳子反问她，是不是张学良的女友——在李丽的生日派对上，张学良与李丽跳第一支舞。随后，李丽来到上海拍电影。1935年，李丽成为上海舞后。
1938年，李丽正式加入军统。戴笠与她单线联系，立下“不论何时何地，只能他找我，不能我找他”的约定。
李丽认识的日本战犯，包括前后驻华派遣军总司令俊六、冈村宁次两位上将；华南派遣军总司令松井中将，及汪精卫政权的前后两任军事最高顾问柴山与矢崎中将。
有一回她与京剧大师梅兰芳等人受华南派遣总司令松井之邀，被迫到广州公演，公演后，松井带着李丽回总司令官邸；到了卧室她趁松井醉倒，大胆偷阅文件，并设法传递出情资。半个月后，军统密示传令嘉奖，电文称情报准确，日军十多艘运兵船，被我方击沉，日军伤亡1000余人。
抗日期间，中国没有任何一位谍报员，可以如「北平李丽」般，如此贴近侵华日军高阶将领身边，床头偷情报，这是情搜的最高境界。
李丽虽比不上电影「色戒」中的王佳芝知名，却自有其贡献。
一位退休情治老将认为，戴笠吸收李丽，非常有眼光，因为李丽本就是名媛、电影明星，在上海这个纸醉金迷的声色场所，早已打入沦陷区的最核心，戴笠有这条内线，绝对会好好运用。这位退将认为，与色戒中的王佳芝相较，李丽对国家的贡献更大，而且她还能全身而退。
李丽与戴笠最后一次见面，是1945年的圣诞节。当晚，中美合作所在上海举行联欢会，戴笠本来要公开带李丽现身，被她婉拒。不料错过了这次机会，她此后再未见到戴笠。1946年3月17日，戴笠从北平飞往上海转南京途中因飞机失事身亡。
李丽回忆录中写道，戴笠飞机失事前，准备去见的女人，正是李丽。此前，戴笠发电报约李丽在上海碰面。结果，李丽苦等了3天，等到的却是噩耗。
1955年，李丽从香港到台湾定居。不过，她还是很难与政治脱离干系。由于汪伪政权的两任最高军事顾问——柴山与矢崎，都曾是她的“入幕之宾”，她长期被视为“女汉奸”。
李丽在回忆录中写道，“为着惧怕影响他人名誉地位，恕我不能道出儿子的姓氏。”这也是台湾岛内情报圈盛传她与戴笠生有一子的依据。
李丽2002年去世，享年92岁。