李石曾原名李煜瀛，1881年出生於北京，其父李鴻藻在清同治年間曾任軍機大臣，是以保守著稱的清流派的代表人物之一。李石曾6歲即熟讀詩書，15歲從京城名儒齊禊亭習漢學，積累了深厚的國學根底。

1902年，李石曾隨駐法公使孫寶琦赴法國。1906年，他和張靜江、吳稚暉等人在巴黎組織了“世界社”，宣揚無政府主義。同年，經張靜江介紹，李石曾加入同盟會巴黎分會。1909年，李石曾在巴黎西郊創辦中國豆腐公司，以機器新法制豆腐，因而獲得豆腐博士的雅號。1911年李石曾回國參加辛亥革命。1912年李石曾和吳稚暉等人在北京創立留法儉學會，組織赴法勤工儉學運動，爲中法文化交流做出了很大貢獻。

1917年李石曾應蔡元培之邀回國擔任北大生物系教授。1920年，李石曾在北京創辦中法大學。同年，他得到孫中山和廣州政府的經濟支持，在法國建立里昂中法大學。1924年，在國民黨一大上，李石曾和吳稚暉被選爲國民黨中央監察委員。後來，張靜江和蔡元培也入選監委，李、吳、張、蔡四人並稱國民黨四大元老。1924年10月馮玉祥發動北京政變，驅逐了末代皇帝溥儀出宮。11月5日，李石曾以民間代表身份參與其事，出任故宮財產清理保管委員會主席，1925年成立故宮博物院，李石曾任院長。

1927年4月，李石曾與吳稚暉、張靜江等人支持蔣介石反共，“四·一二政變”後，李石曾又全力支持蔣介石在南京成立國民政府。1928年9月，應張孝若之邀任私立南通大學首席校董。抗戰期間，李石曾在歐美從事外交活動。1948年他回國任總統府資政，1949年以後去瑞士。1956年，李石曾定居臺灣，1973年逝世，葬於臺北陽明山。

李石曾原配夫人是姚同誼，是她的表姐，她的孃家乃“天津鹽商八大家”之一，承包了首都京鹽公櫃，富甲一方。在抗戰開始時，姚同宜離開北平到了上海，因患半身不遂，乃於1938年赴法國醫治，1941年病逝於法國里昂，葬於里昂洛牙斯公墓。而1942年12月李石曾在紐約主持召開第一次世界國際社會大會，與美籍猶太人茹素（Rosenberg）萍水相逢，墜入情網，次年一月，兩人便同居。但雙方約定：一方欲離婚，提出即可成立。4年後，李石曾提出離婚，欲娶了焦菊隱前妻林素珊。

1947年2月2日下午，李石曾與林素珊在上海舉行婚禮。林素珊自從再嫁李石曾，旋即到了臺灣，後擬周遊世界，抵南美烏拉圭首都孟德維的亞，卻羈留下來，並應其教育當局之請，籌辦中國國際圖書館。李石曾夫婦在烏拉圭居住數載，從事國際文化交流活動，不意1954年2月1日林素珊因腦血栓突然病逝，李石曾悲痛至極，親視含殮，葬於孟德維的亞公墓。

1956年，77歲的李石曾在臺灣，經齊如山介紹，又娶了42歲的田寶田。

李石曾有一男一女兩個孩子，都爲姚夫人所生。兒子李宗偉，久居法國，娶同鄉齊星佔爲妻（後續娶法國女子），夫婦逝後均葬於法國。女兒李亞梅，嫁夫婿朱廣才。李石曾有孫輩二男一女，長孫達敫，次孫爾歇，均娶法國女子爲妻，定居法國；孫女李愛蓮，久居臺北。