李薰，1913年11月20日出生于湖南省邵阳县（现属邵东县），祖父是前清的举人。其父在前清时是贡生，与蔡锷同窗，民国初年，做过江西省南昌县知事。 

李薰未及6岁时启蒙于江西南昌省立第三小学，1925年小学毕业。 

初中是在长沙市长郡中学度过的。1927年初中毕业，考入岳云中学。 

1926至1931年，李薰先后就读于长沙育才中学、明德中学、长郡中学和岳云中学。

1932年高中毕业，因成绩优异，他被保送湖南大学工学院矿冶工程系学习，连年获得奖学金。毕业后，李薰任长沙楚怡高级工业学校教员。

1932年以第一名的优异成绩通过了高中毕业考试，免试升入湖南大学矿冶系。 

1936年大学毕业，获工学士学位，任长沙楚怡专门工业学校教员兼做地质调查工作。 

1937年湖南省举行公费留学考试，李薰报名应试，名列榜首。同年9月入英国谢菲尔德大学冶金学院深造，1940年获该校哲学博士学位，应聘留校从事研究工作。 

1938年他获布伦顿奖章和奖金；1940年取得哲学博士学位。随后留该校研究生部负责指导部分研究工作，培养出不少冶金学家。

1946年南京国民政府曾授意中央研究院干事萨本栋教授聘请李薰回国就职，他托辞谢绝。

1950年，雪菲尔德大学授予李薰冶金学博士学位。在英国，该校是唯一以冶金学博士命名其高级博士学位的学府，李薰是中国唯一获此殊荣的学者。中华人民共和国成立后，李德全和周培源率团访英，团员涂长望特邀李薰至伦敦，当面恳请他回国。不久，郭沫若院长又亲笔写信，代表中国科学院邀他回国筹建研究所。李薰欣然允诺。遂邀集在英的柯俊、张沛霖、张作梅、庄育智、方柄等共商建所事宜。

1940～1951年在英国雪菲尔德大学冶金学院研究生部工作，指导部分研究生。1950年获冶金学博士。

1950年，谢菲尔德大学授予李薰冶金学博士学位，李薰在谢菲尔德大学工作期间，主要从事钢中氢脆的研究。 

李薰在1942—1948年间关于钢中氢的研究，发表了一系列有价值的论文，为钢中氢的研究进一步奠定了科学基础，在理论与实际方面都有卓越贡献，对世界各国钢铁技术有着非常重大的影响，受到人们的赞誉。 

1950年8月，李薰应中国科学院计划局局长钱三强的邀请，回国筹办冶金研究所。 

1951年8月6日，中国科学院随即成立了以李薰为主任的中国科学院金属所筹备处。 

1951年冬，李薰等一行到东北勘址，踏上了经东北人民政府商定的沈阳南郊五里河子。 

金属研究所是中国科学院成立后新建的第一个研究所，李薰是首任所长。从1951年至1978年，20多年里他成绩斐然，做出了创造性的贡献。作为富有战略思想的科学家，他在主持科研工作中，始终瞄准国际科技前沿。他一向要求科研人员工作要放在创新上。同时，也要十分重视科学技术工作与国民经济建设紧密结合。 

20世纪50年代末，国内冶金科技力量逐渐成长，国际上科技发展步入新阶段，李薰审时度势，引导金属研究所在研究方向上做较大转变。从以服务于钢铁工业为主转变为主要发展新材料、新技术和相应的新的测试方法。他迅速组织力量，建成高温合金、难熔金属、金属陶瓷、铀冶金、二氧化铀陶瓷核材料、热解石墨等研究室，增强研究高强度钢和合金钢的人力，在较短的时间内，取得显著成效。金属研究所为我国第一颗原子弹、第一颗重返地面人造卫星、第一架超音速喷气飞机、第一艘核潜艇等成功地研制出某些关键材料，做出了重要贡献。 

在制定十二年科技发展规划中，李薰考虑到我国喷气机和航天科技的需要，应发展转炉吹氧炼钢技术，以研制中国自己高温、高强度的金属和合金新材料，从而奠定高温合金事业的发展。 

1951年8月，李薰取道香港，回到祖国。

李薰于1955年被选聘为中国科学院技术科学部学部委员，

1958年，李薰并不盲从，估算从运入原料，燃料到出钢出渣，即使金属研究所停止工作，全力以赴，也不能完成任务，遂巧妙地向上级建议，由金属研究所派出两个小分队，指导土法炼钢，使所内免遭一场灾难。其后，“超声波运动”又起，沈阳市有人设想改变铁西工厂区的严重环境污染，建议推倒全区烟囱，改为“超声波”煤气化，并大有跃跃欲试之势。李薰在此关键时刻，认真提出：“要是我的话，先推广煤气，后扒烟囱。

1956年，国家编制十二年自然科学远景发展规划纲要，李薰主持冶金科学技术部分，规划出中国冶金事业发展蓝图。

1956年，李薰参加制定全国《1956～1967年科学技术发展远景规划纲要》，当时就提出应发展转炉吹氧炼钢技术。

1957年访苏归来，考虑到开拓喷气和航天技术的需要，发展高温和高强度是金属和合金材料的动向，因而确定主攻高温合金等研究领域；在研究变形高温合金的工作进行到一定阶段时，分析其生产上和性能上难以进一步飞跃，又提出采用精密铸造工艺研究制造高温合金涡轮叶片。李薰从事科学研究，密切注意世界发展前沿，坚持以发展前沿为研究基点，从而取得较大的成果。

1962年起，国家又多次邀集专家规划全国科技事业的发展，他均负责冶金学科。其后，国家科学技术委员会先后选任他为冶金组和冶金新材料组的副组长，历时20余年。

1960年，在李薰和葛庭燧的积极推动和亲自参加下，先在长春召开全国性的有关位错和电子论的学习班，接着在沈阳举行了全国金属物理报告会，这是中国金属物理学科进展过程中具有重要影响的大事。

李薰热心学会组织的活动。他是创立中国金属学会的发起人之一。他团结全国各部门、各地区的同行学者，超脱部门的干预和门户之见，为促进冶金工业和冶金学科的发展而共同努力。李薰重视创刊和办好《金属学报》，他自任主编，坚持办刊方针等原则问题，对论文审改一类具体编辑事务，均亲自动手，不厌其烦。现在，《金属学报》已成为国际上知名的学术刊物之一。他也是《中国科学》的编委、科学出版社出版的《材料科学丛书》的主编、《中国大百科全书·矿冶卷》编委会副主任。曾亲自撰写冶金学和金属学条目。

国家科委于1965年成立稀土和铌在钢中应用的领导小组，他任组长，曾召开多次学术报告会，推动了全国有关研究工作。在中国还未探明镍铬矿藏的早期，李薰就组织力量开展铬锰氮不锈钢的研究。

1961年12月20日加入中国共产党。

1962年他多次规划我国冶金学科的发展，并任国家科委冶金专业组和冶金新型材料组的副组长、高温测试组和航空材料组组长、稀土和铌在钢中应用领导小组组长。并对钢锰合金进行了开拓性研究，为促进我国低温无磁和耐热钢发展做出了贡献。 

1978年5月，中国科学院设立沈阳分院，任命李薰为院长。 

1980年著文《择优造就科技人才》，认为“中国科学院的任务是出成果、出人才、没有一批‘拔尖’的人才，就谈不上出高水平的成果。”主张“为从长远着眼，最根本的一点还在于抓好基础教育，从小抓起，从基础抓起。”

1981年5月，李薰担任中国科学院副院长。 

1983年初，古稀之年的李薰院士，为探讨科研院所如何更好地面向冶金工业建设的新途径，全面考察我国新建的冶金工业。由宝山钢铁总厂回京不久，即赴攀枝花钢铁公司、长城钢厂、武汉钢铁公司等地考察，在考察中，途经昆明时，不幸于1983年3月20日凌晨溘然逝世。 

李薰支持组建了新的研究院所。如将选矿研究室和分析化学室的大部分迁至长沙合建成中国科学院矿冶研究所（现为冶金部长沙矿冶研究院）；冶炼化学研究室的炼铁部分并入中国科学院化工冶金研究所；耐火材料研究室调往上海合建中国科学院硅酸盐研究所；核材料研究部分调往成都新建西南反应堆工程研究设计院。随后，中国科学院分别在合肥和沈阳创办固体物理研究所和金属腐蚀与防护研究所，均得到李薰和金属研究所的支持和援助。至于受益于李薰而成长的科技人员，更是遍及全国，他们中绝大多数人都是科技骨干和学科带头人，对中国冶金科技事业的进步，作出了极大贡献。