급작스런 자살로 25년의 짧은 생을 마감한 이은주는 1980년 11월 16일(음)에 전라북도 군산에서 태어나 고등학교 졸업때까지 군산에서 자란 군산 토박이였다. 군산초등학교와 군산여자중학교, 영광고등학교를 거쳤고 지난 18일 단국대학교 연극영화과를 졸업했다. 공식적인 방송 데뷔작은 SBS 드라마 <백야 3.98>. 이은주는 이 드라마에서 심은하의 아역인 아나스타샤로 출연했었다.

KBS 청소년 드라마 <START>에 반장 정남역으로, SBS 납량특집 미니시리즈 <어느날 갑자기>에 성주역으로도 출연했지만 그가 널리 얼굴을 알린 것은 SBS 일요 드라마 <카이스트>에 구지원역으로 고정출연한 이후였다. 98년 방송데뷔 직전인 97년에 선경 스마트 학생선발대회에 은상으로 입상하면서 이후 존슨즈 클리엔클리어, 인따르시아, 최근 엔프라니까지 광고모델로서도 활발한 활동을 벌였다.

하지만 그가 진가를 발휘하기 시작한 것은 방송, 광고 경력보다는 영화쪽이었다. <송어>(1999)에 단역으로 출연하면서 영화와 인연을 맺은 그는, 바로 다음해인 <오! 수정>(2000)에서 인상적인 연기를 선보였다. 이은주는 이 작품으로 그해 대종상 신인여우상을 수상하기도 했다. 역시 같은해 출연작인 <번지점프를 하다>에서 이병헌과 호흡을 맞추면서 여배우로서의 입지를 다지기 시작했다.

그후 <연애소설>(2002)도 대중에게 좋은 반응을 얻었고 <하얀 방>(2002)과 <하늘정원>(2003)은 세간의 관심을 끌지 못했지만 <태극기 휘날리며>(2004)에서 장동건의 아내역으로 출연, 비중있는 조연을 맡으면서 존재를 각인시켰다. 직후에 한석규의 복귀작으로 관심을 끌었던 <소금인형>을 촬영했으나 제작사와 투자사의 문제로 영화가 결렬됐고, <안녕! 유에프오>를 거친 후 MBC 드라마 <불새>와 유작이 된 <주홍글씨>로 스타덤에 올랐다.

다소 차갑고 이지적인 미모를 지닌 그는 충무로 캐스팅 1순위의 톱배우는 아니었으나 TV드라마와 영화를 넘나들며 비중있는 여배우로 자리를 잡아가고 있던 중이어서 팬들을 더욱 안타깝게 하고 있다. 유족으로는 부모님과 오빠가 있다.