李建彤1919年3月26日出生於河南省許昌縣一陳姓貧民家，剛出生即被父母遺棄，由小生意人李福順收養，幾年後過繼給姑家，改名韓玉芝。1934年，就讀許昌女子師範學校讀書時開始寫作，在河南洛河《警鐘日報》副刊上發表處女作——詩歌《理解》。1935年畢業後考入開封藝術師範學校，1936年輟學隨姑父去南京，1937年初考入上海新華藝術專科學校圖音系，主修鋼琴、聲樂和油畫。
當年7月7日盧溝橋事變，抗日戰爭爆發，韓玉芝輟學回故鄉準備投入抗日，先到許昌女子第一國小擔任藝術教員，冬天進入中共在涇陽縣安吳堡開辦的中國青年幹部訓練班，改名為李建彤。1938年夏加人中國共產黨，隨後進入延安抗日軍政大學。1942年初考人了魯迅藝術學院音樂系，1944年提前畢業被分配到陝甘寧邊區政府俱樂部。1946年，與陝甘寧邊區政府副主席劉景范結婚，婚後調邊區政府辦公廳當秘書。
1949年10月1日，中華人民共和國中央人民政府成立，劉景范被任命為政務院監察委員會第一副主任兼黨組書記，李建彤隨丈夫到北京就職，任政務院監察委員會黨組秘書。1954年春，政務院監察委員會改組為國務院監察部，李建彤改任第二司中級監察專員。
1954年，中共中央宣傳部要求工人出版社出一本關於劉志丹烈士的書，工人出版社邀請曾幫助劉景范發表《劉志丹太白收槍》的李建彤來執筆。1959年，監察部撤銷，李建彤調任中國地質科學院黨委副書記，不久即請了創作假繼續寫書。
1962年夏，小說《劉志丹》六易其稿後開始在《光明日報》、《工人日報》、《中國青年報》上連載，不久即因曾與劉志丹有過歷史衝突的中共雲南省委第一書記的閻紅彥上將反對而相繼停止，閻並將此事上報中共中央。同年9月，中共中央召開八屆十中全會，大講階級鬥爭，批判“翻案風”，閻提出此書中有正面角色原型為高崗，因此有為“高崗反黨集團”翻案的問題，中央政治局候補委員、中央文教小組副組長康生遞了“利用小說搞反黨活動，是一大發明” 的字條給毛澤東，毛在會上念了這張條子，然後總結說：“凡是要推翻一個政權，總要先造成輿論，總要先做意識形態方面的工作，革命的階級是這樣，反革命的階級也是這樣。” 於是會議開始追究《劉志丹》的幕後策劃者，劉志丹的戰友、前中共西北地區領導人、時任國務院副總理兼秘書長習仲勛和國家經委副主任賈拓夫，由於曾接受過採訪，或是小說中某角色的原型，以及支持李建彤寫書的丈夫、劉志丹的弟弟劉景范，都被作為主要嫌疑，中共中央由此成立康生為主任的“清查習仲勛等同志反黨活動的專案審查委員會”。
1963年5月，專案委員會提出了《對劉志丹一書的審查報告》，指控該小說“偽造黨史”、“把毛澤東思想說成劉志丹思想”、“為高崗翻案”、“吹捧習仲勛”等一系列罪狀，是為“習（仲勛）賈（拓夫）劉（景范）反黨集團”製造篡黨篡國的輿論，後來又上升和擴大為“彭（德懷）高（崗）習（仲勛）反黨集團”、“西北反黨集團”。習仲勛被撤銷黨內外一切職務下放，後關押；賈拓夫下放為撫順發電廠廠長，1967年被迫害致死；劉景范停職檢查，1968年以“現行反革命罪”被捕入獄；賈拓夫死後， 又將曾接受李建彤採訪的勞動部長馬文瑞劃入接替，變成了“習馬劉反黨集團”，馬因此被關進監獄五年。
1966年開始的文革，使此案的追查和整肅進一步擴大，受株連者從負責出版發行、幫助撰寫的工人出版社領導人、編輯，到接受或協助過採訪的中共各級幹部和平民百姓，以至那些彼此有聯繫但與小說毫不相干者，總計六萬多人受到不同程度的打擊，很多人被迫害致死。
劉志丹李建彤從1962年冬開始停職檢查，1968年1月遭關押，1970年被開除中共黨籍，到江西省峽江縣的“五七幹校”勞動改造，1972年底因病回北京治療。1979年8月，中共中央發出檔案，徹底為《劉志丹》小說作者及其受牽連的所有人員平反。同年10月，工人出版社正式出版《劉志丹》第一卷，1984年和1985年由文化藝術出版社出版二、三卷。
《劉志丹》發行後二、三卷又引起爭議，一些中共老幹部不滿小說中的虛構有違史實，紛紛給中共中央領導人寫信，要求按照中共的紀律嚴肅處理。1986年1月中共中央辦公廳根據總書記胡耀邦就黨史資料徵集委員會報告否定意見的批示，決定該書立即停止發行。李建彤此後長期申訴一直無效，於 2005年2月14日抱憾離世。兩年後，其遺著《反黨小說〈劉志丹〉案實錄》也只能在香港出版。李建彤於1979年加入中國作家協會，其它作品還有詩歌《謝了吧，枯草》，故事《劉志丹在橋山》等。
丈夫劉景范是劉志丹的弟弟。曾任地質部和民政部的副部長、中共中央顧問委員會委員。子女為：兒子劉都都、女兒劉米拉和劉索拉。
全家合影