李纬自幼喜爱体育，长大后又偏爱京剧，在上学途中经常路过天桥，目睹了当时艺人的苦难生活，在他幼小的心灵上打下了深深的烙印。
1937年七·七事变后，他离开北平赴四川求学，途中结识电影导演孙瑜，并邀他去重庆从事电影工作，于是他进入中央电影摄影场任演员，此举，改变了他的命运。 他参演的第一部影片是沈西苓导演的《中华儿女》。1940年同白杨，金焰，王人美，魏鹤龄等拍摄了孙瑜编导的影片《长空万里》。
1940年，任中华剧艺社演员，演出《孔雀胆》、《棠棣之花》、《离离草》等剧，这段时期的舞台实践，使他的表演得到前所未有的长进，积累了宝贵的创作经验。抗日战争胜利后，在上海任观众演出公司演员，除演出话剧外，并在上海实验电影工场、文华影业公司拍摄的影片《浮生六记》、《小城之春》中扮演主要角色。 1952年入上海联合电影制片厂。
1953年转任上海电影制片厂演员。先后在《我这一辈子》、《51号兵站》、《飞刀华》、《舞台姐妹》、《没有航标的河流》、《许茂和他的女儿们》、《车轮四重奏》等二十余部影片中饰演主角或重要角色。因参加拍摄影片《我这一辈子》，于1957年获文化部1949-1955年优秀影片评奖个人二等奖。1989年第一届中国电影表演学会授予荣誉奖。 1987年年逾古稀的他，在《菊豆》一片中饰演了一个性无能而又有虐待狂的染坊老板杨金山，没有语言和形体动作，全凭眼神和内在感受将人物的恶毒，变态的心理，表现得让人不寒而栗，他精湛的演技，丰厚的艺术底蕴，不仅演活了剧中人物，也道出了老一辈电影艺术家那份勤奋，而又敬业的精神。 1997年年逾8旬的李纬，作为影片《小城之春》一片的男主角“远方来客”的扮演者，不远千里，坐着轮椅，从上海来京参加中国电影资料馆召开的《费穆电影研讨会》。 2005年8月21日上午，因为感觉身体有些不适，李纬在家人的陪同下前往医院就医。9点前后家人还曾打电话回家表示，李纬当时的情况比较稳定，但到10点老人家就去世了，整个过程相当突然。李纬在去世之后，丧事一切从简，在简单的追思仪式之后就进行了遗体火化。李纬去世之后留给家人最大的财富就是他从影期间拍摄的珍贵剧照。 2005年8月21日上午10时许，这位电影老人因病辞世，享年86岁。