1923年1月出生在台湾新北。
1941年毕业于淡水中学，考入台北高等学校文科（即台湾师范大学前身）。
1943年东渡日本，入京都帝国大学农业经济系。
1946年返台，转入台湾大学农学院农经系，参加新民主义读书会”，1949年与曾文惠结婚，并毕业留校任教。
1946年9月经中共台湾支部组织部长张志忠介绍入党，1947年二二八事件后，慑于国民党的白色恐怖镇压而脱党。
1952年考取公费，首次赴美，入依阿华大学，主攻农业经济与物价的关系。翌年回台，任“台湾农林厅”经济分析股长，并执教于台大。
1957年调任台湾合作金库研究员，嗣任“农复会”技正，并升任台大教授，兼中兴大学农经研究所教授。
1965年，考取美国洛克菲勒农业经济协会与康奈尔大学联合奖学金，再度赴美，入康奈尔大学攻读博士学位，其博士论文《台湾农工部门间之资本流通》获全美最佳博士论文奖；引起蒋经国重视。
1969年学成归台，续任台大教授，兼“农复会”农业经济组组长、顾问。1972年为蒋经国延揽入阁，任“政务委员”，至此投身政界，为国民党新生代台籍政客骨干人物。参与制订《加速农村建设重要措施》、《农业发展条例》等，推动台湾农业向现代化转型。
1978年调任台北市长，标榜"物质与精神并重、郊区与市区均衡发展"为市政建设原则，创办"台北音乐节"，推行都市更新计划，建立公务人员训练中心、台北市资料处理中心，取得一定政绩。
1981年12月出任“台湾省主席”。1984年被蒋经国提升为“副领导人”，并进入中常会，刻意培植其为接班人。
1986年任“十二人革新小组”成员，后接替严家淦任总召集人，研拟政治革新方案。
1988年1月13日，蒋经国逝世，当天继任“领导人”，旋即出任国民党代理主席，总“十三大”上正式当选主席。
1990年5月任第八任“领导人”，嗣兼任“国家统一委员会”主任委员，“中华文化复兴运动推行委员会”会长。
2000年3月24日，辞去中国国民党主席职务。
2000年5月20日，卸任台湾地区领导人，由陈水扁正式就任。
2001年9月21日，国民党宣布撤销李登辉国民党党籍。卸任台湾领导人后，李登辉常会前往台湾各大高校演讲并同青年学生交流。
2011年1月3日，于台湾台北圆山饭店邀请台湾政坛大佬共同庆祝90周岁农历虚岁生日。同年，李登辉罹患大肠癌进行手术切除，并在台北荣民总医院休养。