1963年，被浙江省杭州市第一中学录取。高中毕业后，她回到夏履镇做教师，并在省中医院学了针灸。之后，大队筹办农村合作医疗，大队支部书记请她去做赤脚医生，自此从医之路从此开启。
1970年，被大队推荐到浙江医科大学学习。
1973年6月，从浙江医科大学毕业后，在浙江医科大学附属第一医院任主治医师（至1993年10月）。
1986年，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。
2002年，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，对浙江省“非典”防治提出并采取了一系列创新性措施。
2005年，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）。
2020年2月，进入湖北省人民医院东院区ICU（重症监护室），分析了每一位患者的病情，并给出治疗方案；4月，任温州医科大学病毒研究院学术委员会主席。
2024年9月，当选为中国生物医学工程学会荣誉会士。
《感染与化疗研究进展》《传染病学》《传染病学高级教程》《传染病学第2版》《传染科疾病临床诊疗思维》《手足口病》《医务管理工作实用手册》《感染科常见病用药》《重点传染病的防治》《传染性非典型肺炎SARS》《感染微生态学2版》等
李兰娟首次提出感染微生态学理论，从微生态角度来审视感染的发生、发展和结局，为感染防治提供了崭新的思路，还从基因的角度首次揭示肠道菌群与肝硬化的秘密。首次揭示重型肝炎病人肠道微生态变化规律，阐明了肠道微生态变化与重型肝炎发生、发展的关系，丰富了重型肝炎发病机制的理论；提出B/E值为肠道定植抗力的新指标，为肠道微生态基础和应用研究提供了客观依据；成功培育出无菌大鼠，建立了无菌动物实验研究平台；注重细菌耐药研究，引领细菌耐药研究小组发现六个β-内酰胺酶新基因型；率领课题组成功培养分离出SARS病毒并完成全基因测序，系中国大陆第二株登录GenBank；首次发现PBMC中有复制型SARS-CoV存在，对揭示“非典”的发病机制具有一定的意义。
李兰娟创建独特有效的人工肝支持系统治疗重型肝炎（ALSS），使得急性、亚急性重肝病死率从88.1%降低至21.1%，慢重肝从84.6%降至56.6%；主持制定ALSS技术规范作为全国标准，推广至全国；建立中国第一个永生化人源性肝细胞系；创建四步灌流分离肝细胞新方法；构建新型混合型人工肝；首次揭示重肝肠道微生态变化规律。
2014年树森·兰娟院士人才基金理事会设立了“树兰医学奖”，致力于中国医学人才培育，以发展教育、扶植新秀、奖掖群贤为宗旨，重点对在医学领域取得突破性创新成果的中国国籍（含港、澳、台地区）杰出科技人才进行奖励，培育国际一流的医学科学家，从而进一步推动中国医学科学的发展。
1999年，获评卫生部有突出贡献的中青年专家。
2005年，获评中国工程院院士（医药卫生学部）。
2010年，获得“全国优秀科技工作者”称号。
2014年，获评中央电视台年度科技创新人物，获得“全国杰出专业技术人才”称号。
2020年9月，当选为全国抗击新冠肺炎疫情先进个人、当选为抗击新冠肺炎疫情全国三八红旗手、2020年度十大人物、《2020中国品牌人物500强》第33位。
2021年9月26日，当选为全国教材建设先进个人。
2024年9月，当选为中国生物医学工程学会荣誉会士。
1997年，凭借人工肝支持系统治疗重型病毒性肝炎研究获得省科技进步一等奖。
1998年，凭借人工肝支持系统治疗重型病毒性肝炎研究获得国家科技进步二等奖。
2001年，凭借重型肝炎肠道微生态变化的研究获得省科技进步一等奖。
2003年，凭借革兰阴性菌超广谱β-内酰胺酶及AmpC酶研究获得省科技进步一等奖。
2004年，凭借浙江省非典型性肺炎的病原学和防治策略研究获得省科技进步二等奖。
2006年，凭借生物人工肝用细胞源与混合型人工肝的研究浙江获得省科学技术进步一等奖。
2007年，凭借感染微生态学建立及应用研究获得国家科技进步奖二等奖（排名第一）。
2011年，凭借肝衰竭人工器官替代治疗研究获得省部级一等奖。
2012年，凭借国家数字卫生关键技术和区域示范应用研究获得省部级一等奖。
2013年，凭借重症肝病诊治的理论创新与技术突破获得国家科技进步奖一等奖（排名第一）。
2014年，凭借首次对甲型H1N1流感大流行有效防控及集成创新性研究获得国家科技进步奖一等奖（排名第五）。
2015年，凭借人感染H7N9禽流感诊治研究的理论创新和技术突破获得社会团体一等奖。
2015年，凭借浙江大学医学院附属第一医院终末期肝病综合诊治获得国家科技进步奖创新团队（排名第二）。
2016年6月1日，获得第十一届光华工程科技奖工程奖、第九届谈家桢科学奖临床医学奖。
2017年，凭借以防控人感染H7N9禽流感为代表的新发传染病防治体系重大创新和技术突破获得国家科技进步奖特等奖（排名第一）。
2020年5月，获得第二届全国创新争先奖、浙江首届科技大奖。
2021年2月，获得首届“科普中国最高荣誉奖”。
2022年3月，获得第6届“联合国教科文组织赤道几内亚国际生命科学研究奖”。
李兰娟作为中国人工肝的开拓者，她创建独特有效的人工肝支持系统治疗重型肝炎获重大突破。首次提出感染微生态学理论，从微生态角度来审视感染的发生、发展和结局，为感染防治提供了崭新的思路。（杭州医学院评）
李兰娟承担SARS、手足口病、地震灾后防疫、甲型H1N1等传染病诊治研究任务，尤其在防控人感染H7N9禽流感救治研究中取得众多原创性成果，获中国国内外高度评价，为中国传染病诊治做出了重大贡献。（浙江大学评）
我们可以看到，在疫情发生以来，李兰娟等一批专家，已经成为全国亮眼的明星、具有影响的意见领袖、重磅的担当。他们的专业意见被亿万民众所听从，他们奔忙的身影被亿万网友所牵挂。（中国新闻网评）
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