1947年9月13日，李兰娟出生于浙江省绍兴县夏履镇夏履桥村。

　　1960年7月，李兰娟从绍兴夏履中心小学毕业后，被保送到绍兴市第一初级中学。靠着助学金坚持读完了初中，并参加全省统一中考。考虑到家境困难，想能尽早参加工作，李兰娟第一、第二志愿就都填报了中专。然而，因成绩优异被浙江省杭州市第一中学（现浙江省杭州高级中学）录取。

　　1972年4月，在校期间的李兰娟加入中国共产党。

　　1973年6月，李兰娟从浙江医科大学毕业后，在浙江医科大学附属第一医院担任主治医师（至1993年10月）。

　　1974年9月—1975年6月，李兰娟在浙江医科大学基础医学系学习。

　　1983年9月—1984年1月，李兰娟在浙江省卫生英语进修学校英语口语班学习。

　　1984年8月，李兰娟在中国丹麦培训中心学习了两个月的微生物学。

　　1986年，李兰娟申请到了人工肝治疗重型肝炎的青年科研基金，开始进行人工肝技术的研究。

　　1993年10月—1996年10月，李兰娟担任浙江医科大学附属第一医院副院长。

　　1996年10月，李兰娟担任浙江大学医学院附属一院教授。

　　1996年11月—2002年6月，担任卫生部传染病重点实验室副主任。

　　1998年3月—2008年3月，李兰娟担任浙江省卫生厅厅长、党组书记。

　　2002年6月—2007年6月，李兰娟担任卫生部传染病重点实验室主任。

　　2002年，担任肝衰竭与人工肝学组组长，主持制定了中国《人工肝支持系统的治疗指南》。

　　2003年，在抗击“非典”的工作中，李兰娟对浙江省“非典”防治提出并采取了一系列创新性措施。

　　2005年，李兰娟当选中国工程院院士，隶属于医药卫生学部（感染性疾病与传染病学）[3]。

　　2014年，获得何梁何利基金科学与技术进步奖；

　　2016年，获得第十一届光华工程科技奖。

　　2018年1月，李兰娟团队获2017度国家科学技术进步奖特等奖。