1920年、中華民國奉天省（現：中華人民共和国遼寧省）撫順生まれ。
親中国的であった父親の方針から、幼い頃から中国語に親しみ、小学生の時に父の友人(中国人)の義理の娘として縁を結んだ。（法律上の養子となったのではなく、親しい知人の子供を自分の子供のように扱う慣習によるもの）
日中戦争開戦の翌1938年（昭和13年）には満州国の国策映画会社・満洲映畫協會（満映）から中国人の専属映画女優「李香蘭」（リー・シャンラン）としてデビュー、映画の主題歌を歌って大ヒットさせ、女優として歌手として、日本や満洲国で大人気となった。
しかし、日本が敗戦すると中華民國政府から売国奴（漢奸）の廉で軍事裁判にかけられたが、友人の働きにより、北京の両親の元から日本の戸籍謄本が届けられ、日本国籍であるということが証明され、漢奸罪は適用されず、国外追放となった。
戦後は旧姓（当時の本名）「山口淑子」として日本映画を中心に活躍した。またアメリカでは「シャーリー山口（Shirley Yamaguchi）」として映画やミュージカルに出演。
1951年にアメリカの彫刻家イサム・ノグチ(1904-1988)と結婚するが1955年に離婚。
1958年、生涯の伴侶となる外交官・大鷹弘(1928－2001)と再婚して引退。
以後姿を見せなかったが1969年にフジテレビのワイドショー『3時のあなた』の司会者になり、芸能界へのカムバックを果たすと共に番組ではベトナム戦争中の南ベトナムやカンボジア、中東などの海外取材も行う。北朝鮮の故金日成主席に直接インタビューもしている。その模様は1979年に朝日放送で『こんにちは北朝鮮』という番組で放送された。なお金日成が直接インタビューに応じたのは彼女のファンだったからだとか。
1975年には時の首相・田中角栄の要請で自由民主党から第10回参議院議員通常選挙に全国区から立候補し初当選。環境政務次官・参議院沖縄及び北方問題に関する特別委員長・参議院外務委員長・自民党婦人局長などを1992年（平成4年）に引退するまで歴任した。
2014年9月7日、心不全のため死去。満94歳
代表曲
「夜來香」「恨不相逢未嫁時」「防空歌」「海燕」
関連項目
李香蘭（山口淑子）を演じた人物
沢口靖子（フジテレビ系ドラマ『さよなら李香蘭』）
天海祐希（テレビ朝日系ドラマ『流転の王妃・最後の皇弟』）
堀北真希（テレビ朝日系ドラマ『男装の麗人〜川島芳子の生涯〜』）
