1961年至1974年，作为湖南省花鼓戏剧院主要演员，成功地塑造了二十多个不同时代，不同性格的年轻姑娘形象，因主演《补锅》一剧拍成电影而成名，于1964年和1965年获湖南省和中南五省戏剧汇演优秀奖，曾受到毛泽东、周恩来的亲切接见。
1974年至1984年，调入中央乐团担任独唱演员。粉碎“四人帮”后，即参加了《春天》等影片的拍摄工作。此后，进入演唱艺术的新盛时代，先后在国内各省市和国外完成了近两千场次的演出任务。参加历年的重大政治和节日演出活动。参加了中央台和许多省市台的各种电视、广播节目播出。为一百多部电影、电视片配唱。共计演唱创作歌曲、电影电视歌曲三百余首。
经演唱的四十多首歌曲，在海内外成名，如《边疆泉水清又纯》、《妹妹找哥泪花流》、《洁白羽毛寄深情》、《心中的玫瑰》《知音》、《乡恋》、《迎宾曲》、《绒花》等等，这些歌曲多次在全国性歌曲评比中获奖，并获第三界电影“百花奖”特设的“最佳演唱奖”。录制的个人专辑磁带十余版和唱片多张，销量曾居国内榜首。1981年至1982年，两次与美国纽约交响乐指挥家魑?吉尔伯合作，演唱交响乐组曲，其中演唱的中国的《三江组曲》获文化部二等奖。评论界认为，其演唱风格和技巧，对我国民族声乐和通俗音乐和发展，有了新的突破，开创了一代歌风。
1982年，从中央乐团抽调出来，着手创建中国轻音乐团的筹备工作。
1984年至1985年，参加了大型音乐舞蹈史诗《中国革命之歌》的演出和电影拍摄工作，获表演一等奖。
1986年中国轻音乐团正式成立，担任团长。在中国轻音乐团十多年中，筹划演出了几套轻音乐曲目，为我国音乐园地增添新的品种，在国内起到了带头和示范作用，并且努力为国家培养了一批优秀的乃至全国著名的歌手和演奏员。同时，带领全团从北京到全国五十多个省，地区演出千多场，并且参加了许多重大的政治和社会活动，例如，赴云南老山前线慰问演出，为美国总统里根访华演出等。受到文化部和地方政府、部队的多次表彰。 在此期间，其演唱艺术再创高峰，《难忘今宵》、《故乡是北京》、《前门情思大碗茶》、《我和我的祖国》、《刘海砍樵》等，在国内外颇具影响，为我国声乐艺术拓展了新路。1989年获广电部中国唱片社颁发的首届“金唱片奖”，1991年获文化部“优秀演员奖”、“新曲目优秀奖”。
曾受到邓小平等党和国家领导人的接见和赞扬。
1993年，文化部、中央电视台联合拍摄和播出了艺术专题片《缘分---我说李谷一》，概括了其艰辛探索的艺术生涯。
1996年，调入东方歌舞团，担任党委书记、第一副团长。除完成繁忙的党务工作和业务领导工作外，还积极完成了中央部委组织的“心连新艺术团”、“京九铁路慰问演出团”、“香港回归晚会”、“澳门回归晚会”、“祖国颂”、“七.一晚会”、“南昆铁路文化列车”以及东方歌舞团演出任务共计二百多场。
几年中，多次受到江泽民等党和国家领导人的接见。
曾以中国艺术家身份，十几次出访美国、法国、荷兰、日本、新西兰、澳大利亚及香港、澳门演出，深受欢迎和好评。1978年受到美国总统卡特的接见。1985年 在法国巴黎和荷兰阿姆斯特丹、鹿特丹等地举办了独唱音乐会，获得极大成功，是中国大陆第一位歌唱家在这些国家举办的独唱音乐会。
曾多次担任日本、德国、南斯拉夫、哈萨克斯坦、香港等国家和地区的流行乐坛的大赛和国内中央电视台、文化部等政府以及民间举办的各类音乐比赛的评选工作。
1988年，被具有权威性的美国传记协会列入《世界杰出人物录》。
1996年，获美国ABI协会颁发的“世界艺术家成就奖”的金奖。