이주연은 대구 출신의 배우로, 어릴 때 배구 선수 생활을 했다가 영화에 매료되어 연기의 꿈을 키우게 되었다. 한국예술종합학교에서 연기를 전공한 뒤 2017년 다양성영화 신인배우 발굴 프로젝트 오디션에서 400대 1의 경쟁률을 뚫고 방송 데뷔했다. 데뷔 전부터 연극과 단편영화 등에서 활발한 활동을 펼쳐온 배우로, 묵묵하고 담백한 연기 스타일로 주목받았다. 이후 독립영화와 연극을 중심으로 연기 경험을 쌓으며 꾸준히 활동해왔다. 영화에서는 기쁜 우리 여름날, 소피의 세계, 만분의 일초 등에 출연했으며, 특히 만분의 일초에서는 우수아 역을 맡아 영화 팬들에게 이름을 알렸다. 드라마에서는 스위치 - 세상을 바꿔라, 종말의 바보, 에스콰이어: 변호사를 꿈꾸는 변호사들, 메이드 인 코리아, 찬란한 너의 계절에 등에 출연하며 활동 영역을 넓혔다. 2026년에는 KBS 2TV 주말드라마 사랑이 온다에서 패션디자이너 장서현 역을 맡아 본격적으로 대중적인 인지도를 높이고 있다. 장서현은 뛰어난 감각과 실력을 갖춘 패션디자이너로, 어린 시절부터 마음에 품어온 김무진을 오랫동안 바라보며 살아온 인물이다. 이주연은 캐릭터의 오랜 짝사랑과 사랑에 대한 절절한 감정을 섬세하게 표현하며 극의 주요 러브라인을 이끌고 있다. 이주연은 과거 이윤설이라는 이름으로 활동한 이력도 있으며, 2021년부터 다시 본명인 이주연으로 활동하고 있다. 또한 2024년에는 SBS 골 때리는 그녀들에서 FC 액셔니스타 멤버로 출연하며 배우뿐 아니라 예능에서도 새로운 모습을 보여줬다. 2026년 사랑이 온다에서 장서현 역을 맡았다. 2025년 메이드 인 코리아에 출연했다. 2025년 에스콰이어: 변호사를 꿈꾸는 변호사들에서 최호연 역을 맡았다.