李约瑟1900年12月生于伦敦，父亲是伦敦哈莱街第一批麻醉师之一。李约瑟小时候在乌姆杜学校就读，假期中在军队医院帮忙，那时正值第一次世界大战，军队医院由于涌入大批伤病员而人手不足。离开乌姆杜学校后，李约瑟在剑桥大学冈绝尔-基兹学院攻读自然科学，1921年毕业，任职于霍普金斯实验室。随后又获得博士学位并任该学院的研究员，同年李约瑟和实验室中的同学莫约尔（Dorthy Moyle）结婚。莫约尔亦是才华横溢，由于她对肌肉生物化学的研究，于1948年被选为英国皇家学会会员（李约瑟于1941年成为该学会会员）。

1928年，李约瑟被任命为剑桥大学生物化学实验教师，1933年晋升为邓恩生物化学讲师（也在剑桥大学），他担任这一职务直到1966年。正是在这一时期的后阶段，李约瑟逐渐减少了科学研究，而越来越致力于研究中国的科学和文化，同时学习中文。1942年，他接受邀请率领英国科学使团赴中国，用4年时间游历了中国。1946年至1948年任联合国自然科学部主任。以后返回剑桥。1966年被选为冈维尔基兹学院院长，至1976年退休。退休后，李约瑟仍然在剑桥大学东亚博物学图书馆从事东方学研究工作。李约瑟一生中曾广泛地游览过世界各地，在美国、欧洲和亚洲的许多大学参观和讲学。

李约瑟主要科学贡献是在他前半生的学术生涯中作出的。起初，他研究胚胎发育的生物化学，试图发现受精卵从一团未分化的细胞发育成高度分化的复杂有机体的基本过程。在他三卷本的《化学胚胎学》（1931年）中，李约瑟论述了形态发生的变化，并尝试作出各种解释。他得出结论：胚胎发育在化学上是受到控制的——这种观点和德里希（Otto Driesh）等人传统的生机论相对立的。生机论认为，由于某种尚未明确的要素（生命力）使胚胎发生变化。后来，控制胚胎发育的形态发生激素的发现，确证了李约瑟的机械论观点。李约瑟和瓦尔顿（Conrad Waddington）合作研究，并假设（在DNA发现之前）只有结构化学才能充分阐释有机体在发育期间所发生的复杂变化。在《次序和生命》（1935年）一书中，李约瑟预见到一些细胞器的重要性、还预料到一些后来用电子显微镜取得的细胞细微结构的发现。

大约从本世纪30年代中期起，李约瑟越来越对科学史，特别是对中国科学史产生浓厚兴趣。他逐渐减少了科学研究，而致力于中国科学文化史的研究。《中国科学和文明》第一卷于1954年发表。此后又续出了数卷，在这部巨著内，他将中国的历史、科学和文化结合在一起。