生于英國倫敦，卒于劍橋。他的父親為醫生，母親為音樂(lè )家。他在亨廷登北部的昂德?tīng)枌W(xué)校上完中學(xué)，1918年入劍橋大學(xué)學(xué)習生物學(xué)，1921年獲學(xué)士學(xué)位，1924年獲選岡維爾-凱斯學(xué)院的研究院士。1925年博士畢業(yè)后，在霍普金斯爵士[注]的實(shí)驗室從事化學(xué)胚胎學(xué)研究，1931年出版《胚胎學(xué)史》[注]和三卷本的專(zhuān)著(zhù)《化學(xué)胚胎學(xué)》，1933年獲任威廉·鄧爵士生物化學(xué)高級講師，1941年當選英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )員。

李約瑟原名約瑟夫·尼達姆。因尊崇中國古代學(xué)者老子（傳說(shuō)姓李），遂以李姓，取中國姓名李約瑟。1924年，李約瑟與D.M.莫伊爾（Dorothy Mary Moyle，1896～1987，中文名李大斐）結婚。李大斐也為英國著(zhù)名生物化學(xué)家，1919年畢業(yè)于劍橋大學(xué)格頓學(xué)院，1923年獲碩士學(xué)位，1930年獲博士學(xué)位，1948年當選為英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )員。1937年，魯桂珍（1904～1991）受中國政府派遣，來(lái)劍橋大學(xué)攻讀博士學(xué)位，其指導教師是李大斐博士，因此機緣與李約瑟相識。通過(guò)與魯桂珍和其他中國學(xué)生的接觸和交談，李約瑟對中國文化及其歷史產(chǎn)生了濃厚興趣，并在魯桂珍鼓勵下開(kāi)始學(xué)習中文，進(jìn)而產(chǎn)生了去中國進(jìn)行實(shí)地考察的強烈意愿。1942年，經(jīng)不懈努力，他終獲英國政府派遣前往中國，身份為英國駐華大使館科學(xué)參贊。1943年初，他抵達戰時(shí)中國首都重慶，隨即創(chuàng )立了中英科學(xué)合作館（Sino-British Science Co-operation Bureau），在極為艱難的條件下，推進(jìn)中英科學(xué)合作與交流。

1946年，李約瑟離開(kāi)中國，應邀赴法國巴黎就任新成立的“聯(lián)合國教科文組織”科學(xué)處首任處長(cháng)。1948年，由巴黎返回英國劍橋，啟動(dòng)《中國科學(xué)技術(shù)史》（又譯《中國科學(xué)與文明》）一書(shū)的撰寫(xiě)計劃，由此完成從生物化學(xué)家向科技史家和漢學(xué)家的轉型，直至去世。

1968年，李約瑟和他的朋友們在劍橋創(chuàng )立東亞科學(xué)史基金會(huì )，以支持編撰《中國科學(xué)技術(shù)史》叢書(shū)的項目。1967～1976年，李約瑟任劍橋大學(xué)岡維爾-凱斯學(xué)院院長(cháng)；1971年當選英國學(xué)術(shù)院院士；1972～1976年兼任國際科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)聯(lián)合會(huì )主席；1976年，以其個(gè)人藏書(shū)為基礎創(chuàng )立東亞科學(xué)史圖書(shū)館；1983年，東亞科學(xué)史基金會(huì )改名為“李約瑟研究所”，作為在英國正式注冊的教育慈善機構。1987年，李約瑟研究所主體建筑在劍橋大學(xué)羅賓遜學(xué)院后花園落成，1991年研究所南翼建成。 1968年，（美國）科學(xué)史學(xué)會(huì )授予李約瑟薩頓獎?wù)拢℅eorge Sarton Medal），以表彰他在科學(xué)史研究領(lǐng)域所取得的顯著(zhù)成就。1983年，《中國科學(xué)技術(shù)史》系列叢書(shū)榮獲中國國家自然科學(xué)一等獎。1984年，科學(xué)社會(huì )研究學(xué)會(huì )授予他貝爾納獎（J.D.Bernal Award）。1990年，日本福岡市授予他福岡亞洲文化大獎（Fukuoka Asian Culture Prize）。1992年，英國女王授予他榮伴勛章（Order of the Companions of Honour）。1994年，他當選為中國科學(xué)院外籍院士。 1987年李大斐病逝，1989年李約瑟與魯桂珍結為夫妻，1991年魯桂珍病逝。1995年李約瑟也因病辭世，享年95歲。李約瑟和兩位夫人的骨灰均葬于李約瑟研究所前花園樹(shù)下。

1948年，李約瑟向劍橋大學(xué)出版社提交《中國科學(xué)技術(shù)史》一書(shū)的寫(xiě)作計劃，得到積極回應。1951年，在出版社的鼓勵下，寫(xiě)作計劃由一本書(shū)擴展為七卷本：第一卷，導論；第二卷，科學(xué)思想史；第三卷，數學(xué)、天學(xué)和地學(xué)；第四卷，物理學(xué)和物理技術(shù)；第五卷，化學(xué)與化學(xué)技術(shù)；第六卷，生物和生物技術(shù)；第七卷，社會(huì )背景。第一卷于1954年出版，第二、三卷也于1956、1959年相繼出版。等到第四卷時(shí)，原計劃被再次突破，一卷書(shū)被分成了三個(gè)分冊，即物理學(xué)（第一分冊）、機械工程（第二分冊）和土木工程與航海（第三分冊），分別于1962、1965和1971年出版。第五卷則被分成十四個(gè)分冊，內容包括造紙與印刷、煉丹術(shù)、軍事技術(shù)（火藥）、紡織、冶金、陶瓷、采礦和鹽業(yè)。而第六卷被分成六個(gè)分冊，內容包括植物學(xué)、農業(yè)、林業(yè)、園藝技術(shù)、發(fā)酵與食品科學(xué)、醫學(xué)。第七卷分成兩個(gè)分冊，即語(yǔ)言與邏輯、總結論與反思。 截至1995年李約瑟去世時(shí)，《中國科學(xué)技術(shù)史》共計有16個(gè)分冊已出版，其中有13個(gè)分冊為李約瑟及合作者共同撰著(zhù)，另外3個(gè)分冊則由其合作者獨著(zhù)，包括造紙與印刷（卷5.1，1985年，錢(qián)存訓）、紡織技術(shù)（卷5.9，1986年，庫恩）、農業(yè)（卷6.2，1984年，白馥蘭）。截至2019年8月，《中國科學(xué)與文明》系列叢書(shū)共計已出25個(gè)分冊，還有3個(gè)分冊正在寫(xiě)作之中，即紡織機械分冊（卷5.8）、有色金屬分冊（卷5.10）和鹽業(yè)分冊（卷5.14）。

李約瑟的工作和學(xué)術(shù)成就在東西方均得到了高度評價(jià)，其影響廣泛而深遠。他的學(xué)術(shù)貢獻主要體現在3個(gè)方面：①深入揭示了中國文明對世界的貢獻，以及中國文明進(jìn)程與世界的密切聯(lián)系，改變了世界對中國的固有看法或成見(jiàn)；②率先對歐洲文明中心論提出挑戰，提醒世界應當公正評價(jià)非西方文明的價(jià)值和意義，肯定了包括中國在內的非西方文明對現代科學(xué)在歐洲興起的巨大貢獻；③通過(guò)大量的比較研究，揭示了東西文明發(fā)展各自的特征和相互差異，進(jìn)而指出不同文明和文化的溝通與融合乃是人類(lèi)文明未來(lái)發(fā)展的必由之路。 他還提出了李約瑟難題。在寫(xiě)于1943年的手稿中，李約瑟是這樣表述“李約瑟難題”的：“為什么現代科學(xué)發(fā)展在西歐，而不在中國？”在1969年出版的《大滴定：東西方的科學(xué)與社會(huì )》一書(shū)中，李約瑟提出了另一個(gè)重要的問(wèn)題，即“為什么在公元前2世紀到公元16世紀東亞文化在將人類(lèi)的自然知識應用于有用的目的方面比西歐做得更有效率多了？”換言之，為什么古代科學(xué)技術(shù)發(fā)達的中國，沒(méi)有能在近代發(fā)展出現代科學(xué)？這就是所謂的“李約瑟難題”，也稱(chēng)“李約瑟之問(wèn)”“李約瑟之謎”或“李約瑟悖論”。

李約瑟試圖從3個(gè)方面來(lái)回答這一問(wèn)題：①地理因素。中國作為相對封閉而統一的農業(yè)帝國，缺少如西歐所面對的日益增長(cháng)的貿易和競爭壓力。②社會(huì )結構和政治的因素。他指出：“若想解釋中國社會(huì )為何沒(méi)能發(fā)展出現代科學(xué)，最好先解釋中國社會(huì )為何沒(méi)能發(fā)展出商業(yè)的和工業(yè)的資本主義?！睋Q言之，在他看來(lái)，中國的封建官僚體制阻礙了商業(yè)和資本主義的發(fā)展，自然也就無(wú)法形成現代科學(xué)生長(cháng)的土壤或基礎。③宗教、哲學(xué)或思想的因素。他認為西方由來(lái)已久的自然法傳統，激發(fā)了機械宇宙觀(guān)的形成，與中國秉承的有機宇宙觀(guān)形成對照。而機械宇宙觀(guān)正是激發(fā)現代科學(xué)發(fā)生的動(dòng)因之一。