1918年毕业于清华学堂，后前往美国留学，就读麻省克拉克大学学习攻读心理学和社会学硕士学位，1920年进入哈佛大学人类学系，受民族学家罗兰·狄克森（Roland Dixon）与体质人类学家恩斯特·虎顿（Earnest Hooton）指导，于1923年完成论文《中国民族的形成》，从而获得人类学博士学位，并于同年返回中国。

    1924年开始田野考古。1925年,29岁的李济任清华大学国学研究院人类学讲师，与著名的四大导师(梁启超、王国维、陈寅恪、赵元任)同执教鞭。1926年，李济发掘山西夏县西阴村新石器时代遗址，此为中国学者最早独立进行的考古发掘。1929年初，应聘出任中央研究院历史语言研究所考古组主任，领导并参加了安阳殷墟、章丘城子崖等田野考古发掘，使得发掘工作走上科学轨道，造就出中国第一批水平较高的考古学者。1936年曾赴欧洲讲学，1938年被推选为英国皇家人类学会名誉会员，1948年随考古组去台湾，被推选为中央研究院院士。1949年至1950年兼任台湾大学教授，并主办考古人类学系。1955～1972年，在台湾省任历史语言研究所所长。1946年还参加中国政府驻日代表团工作，索回日本侵华期间掠去的中国文物。与吴金鼎一起调查过城子崖遗址(吴金鼎先期发现，已作多次调查)并做了第一次小面积的发掘。是山东地区考古工作的开拓者之一，《城子崖》一书的总编辑。他主要致力于殷墟陶器、青铜器的研究。著有《西阴村史前遗存》、《殷墟器物甲编·陶器》上辑、《李济考古学论文集》等。又与他人合著有《古器物研究专刊》。

    李济的故宅所在地：湖北省钟祥市郢中镇双眼井。李济曾取派名李顺井，抑或与此有关。现在这里是钟祥旧城居民聚集区，充满着浓厚的古城韵味。

    1926年主持山西夏县西阴村仰韶文化遗址发掘，他成为第一位挖掘考古遗址的中国学者。1930年主持济南龙山镇城子崖遗址发掘，他让龙山文化呈现于世人面前。如今，仰韶文化和龙山文化已成为中国远古历史的标志性术语，许多对考古学一窍不通的人竟也耳熟能详。只不过，大多数人对他却是闻所未闻。 　　

    1945年担任中央历史博物馆首任馆长，1948年当选中央研究院第一届院士，同年底随中华民国政府迁居台湾，并于隔年创立国立台湾大学考古人类学系。1955年接任董作宾的遗缺，担任历史语言研究所所长，直到1972年为止。 1979年8月1日病逝于台北温州街寓所，前后发表考古学著作约150种。其养子李光周亦为台湾重要的考古学家。 　　

    李济对中国考古学的影响是持久与多面向的(张光直 1981)。他在1928年至1937年所主持的殷墟发掘塑造了中国考古学学术体系的雏形，。1950年代至1980年代的中国与台湾考古学的主要领导人物，如夏鼐、尹达、高去寻 、石璋如、尹焕章与赵清芳等都曾接受他与梁思永的指导与训练，并参与殷墟的发掘工作；他在台湾所摘培的学生，如张光直、许倬云等，亦为中国考古学与中国上古史界的领导人物。此外，作为中国第一位考古学家，他个人的研究取向与成就产生深远的影响(张光直 1981;99-100)。他坚持以第一手的材料作为立论依据，并主张考古遗物的分类应根据可定量的有形物品为基础。同时，他从文化人类学的观点诠释考古资料，并不以中国的地理范围限制中国考古学的研究问题。著名考古学家张光直曾说：“就中国考古学而言，我们仍活在李济的时代。”

    李敖称：“李济三十一岁起就做学阀，八十四岁才在武侠小说中死去。他垄断学术，自己不研究也不给别人机会，‘安阳发掘报告’有始无终，‘中国上古史’计划拖延不做”，又称李济是“最后一个迷人的学阀”。  

    1928年至1937年，他主持了震惊世界的河南安阳殷墟发掘，使殷商文化由传说变为信史，并由此将中国的历史向前推移了数百年。直至今日，它依旧被视为人类文明史上最重大的发掘之一。 在中国现代学术史上，这是一个相当重要的名字———李济。 　　

    我们关于商代的知识很大程度上是由李济给我们划定的。他领导的安阳发掘，对20世纪整个下半世纪的中国考古学的发展起了决定性的影响———包括中国社科院考古所所长夏鼐、台湾中研院史语所所长高去寻在内的中国考古学界领袖人物，都是在安阳接受的考古学训练。 　　

    已故的考古人类学大家张光直以台湾中研院院士、美国国家科学院院士、哈佛大学教授的权威身份，曾对自己的导师李济做过评价：近60年的岁月里，一开始作为中国考古学之父，随后又作为中国考古学掌门人，他的学术思想一直在中国这门学问的发展中占据支配地位。 如果不将张光直所说的“中国学界”缩小为台湾学界，那么他的判断显然过于乐观了。李济在1948年年底随史语所迁台，这一选择很难以优劣论，但其所造成的尴尬局面却是显而易见的。