1987年，从北京师范大学本科毕业，获得学士学位。
1988年，获得中美CUSBEA奖学金留学美国。
1995年，获得加州大学圣地亚哥分校博士学位，之后在新加坡国立大学分子与细胞生物学研究所从事博士后工作（-1996年）。
1996年至1997年，在美国达拉斯德州大学西南医学中心Howard Hughes医学研究所做博士后。
1997年至2003年，应聘在新加坡分子和细胞生物学研究所任研究室主任和助理教授。
1999年，获得新加坡国家青年科学家奖。
2003年至2006年，担任香港科技大学生物系研究室主任、助理教授。
2006年，全职回国任清华大学生物科学与技术系教授，曾与清华大学周海梦教授合作获国家杰出青年基金海外合作研究基金。
2007年，担任973蛋白质计划首席科学家（-2011年）。
2009年，获得国家杰出青年科学基金资助 ，同年出任清华大学生命科学学院副院长。
2012年，获得何梁何利基金科学与技术进步奖（生命科学领域）。
2015年12月7日，当选中国科学院院士，隶属于生命科学和医学学部 。
2016年11月15日，当选为发展中国家科学院院士。11月，兼职国家自然科学基金委生命学部主任。
李蓬长期从事脂代谢和代谢性疾病研究，从生物化学、细胞生物学、生理学和病理学等多个角度阐明了脂代谢调控的机制和代谢性疾病发生和发展的基础。在脂代谢领域开辟了一个新的研究方向，其研究工作为临床治疗肥胖、脂肪肝和胰岛素抵抗提供了新的思路和策略，研究成果受到国际国内高度认可 。（叶剑英奖评）