1950年获美国芝加哥大学哲学博士学位。1956年任美国哥伦比亚大学教授,1960年任普林斯顿高等研究院教授,1964年任哥伦比亚大学费米讲座教授,1984年任哥伦比亚大学“全校讲座教授”。美国艺术和科学院院士(1959)、美国国家科学院院士(1964)、意大利林琴科学院外籍院士(1982)和台湾中央研究院院士(1957)。曾获诺贝尔物理学奖、爱因斯坦科学奖(1957)和意大利共和国最高骑士勋章(1986)等。
李政道长期从事物理学研究,在粒子物理理论、原子核理论和统计物理等领域做出了一系列具有里程碑意义的工作。1954年,提出“李模型”,对探讨量子场论基本问题起到重要作用。1956年,与杨振宁一起提出弱相互作用中宇称不守恒的论断,翌年经实验验证后,共同获得诺贝尔物理学奖和爱因斯坦科学奖。上世纪60年代以来,在正反粒子变换和空间反射联合变换下不守恒问题方面进行了系统研究;70年代以来,在建立与发展孤立子的量子理论、提出反常核态的概念、建立与发展随机格点规范理论、把时间作为分立动力学变量并进而建立分立动力学理论等方面都做出了开创性的贡献。1994年当选为中国科学院外籍院士。