李明霖从小就热爱音乐，他不仅会吉他，而且还会弹钢琴。李明霖大学就读于北京现代音乐学院，在校期间还获得过学校歌唱比赛的冠军 。
2008年，在北京现代音乐学院一千五百人的男生女生选拔大赛当中获得总冠军，免去一年奖学金；同年，开始组织乐队，并且召集编曲人员形成一个音乐团队；此外，他不仅担任了范思威演唱歌曲《来生不分手》的MV男主角 ，还参加了重庆卫视综艺节目《娱乐星工厂》的录制，并现场演唱林俊杰的《江南》。
2009年10月，参加湖南卫视歌唱竞技类节目《挑战麦克风》的录制，现场演唱《forever love》、《蜗牛》等歌曲 。
2010年，参加湖南卫视选秀娱乐节目《快乐男声》杭州唱区的比赛，获得杭州唱区25强、全国300强 ；同年6月5日，在《快乐男声》300进60突围赛中被淘汰，并成为快乐天团8090组合候选成员之一 ；同年11月，参加《青春绽放》大学生音乐之旅活动，获得金鹰网络直通区100强 ；同年11月，前往山东综艺组成“F.M”组合，并获得山东电视台综艺频道选秀节目《综艺满天星歌舞青春》年度总冠军。
2011年2月，参加山东卫视网络春晚，并与王亚飞、王浩亦、任国超、梁晓东合唱歌曲《This is Love》 ；同年5月，参加浙江卫视歌唱竞技类节目《麦霸英雄汇》的比赛 ；同年，为蒋冰创作歌曲《挥洒一滴泪》 ；同年12月，其原创歌曲《自私的幸福》获得“中国人寿杯第三届网络文学艺术大赛暨网络原创歌曲大赛”十大网络原创金曲 。
2013年，参加东方卫视选秀娱乐节目《中国梦之声》的比赛，获得全国42强 ；同年，推出个人原创单曲《爱若是你的》；同年12月，与李立宇、包若熙、邹宜璇、邓丽君组成“I.D.M”组合，并推出组合首支单曲《迈向偶像》 。
2014年1月，随I.D.M推出组合贺岁单曲《恭喜发财你发财》；同年4月，随I.D.M推出单曲《小乖乖》；同年5月，推出个人原创单曲《女主角》；同年7月，推出个人原创单曲《曾经的你》；同年9月10日，推出与弟弟李宏毅合唱的歌曲《好男娃》 ；同年，推出翻唱贾斯汀·比伯的歌曲《baby》东北版 。
2015年，担任吴芊兴演唱歌曲《Love you baby》的MV男主角 ；同年，与陈希郡、李宏毅、杨承熹、陈若轩合作主演爱情悬疑电影《极速世界之战车》，在片中饰演国际刑警木森 ；同年5月，与成龙、张大大、韩承羽、李弘毅等参加禁毒公益歌曲《生命》的录制 。
2016年5月，推出翻唱Bigbang的歌曲《IF YOU》多油版，参加湖南卫视《我想和你唱》；同年，参加湖北卫视真人秀恋爱综艺节目《如果爱》，并推出个人单曲《如果爱》；11月，参加搜狐视频原创喜剧秀节目《无力社团》的录制 。
2017年4月25日，获得“最具粉丝影响力明星颁奖盛典”最具发展潜力歌手奖 。2018年1月21日，发表单曲《爱呀》；4月17日，发表单曲《眼》；4月20日，发表单曲《致母亲》；12月13日，发表单曲《老夫的少女心》。
李明霖出生于普通的家庭，父母常年在外做生意。李明霖在家排行老大，他有一个比他小十岁的弟弟李宏毅 。2013年，李明霖和父母以及弟弟定居在北京。
李明霖很帅气，他被称作为“韩庚和胡歌的结合体”（中国娱乐网评） 。李明霖不仅舞台表现力和外型都很出众，而且才艺俱佳（网易、新浪评） 、 。
李明霖拥有扎实的演唱基础和不错的舞技，除了张口就能唱歌外，hiphop、popping他也都可以信手拈来。李明霖虽然与方文山的创作理念相同，但他还是具有自己独特的理念（新华网评） 。
李明霖身穿绿色西装，笔挺利落的直线条西装设计衬出他优雅的姿态（搜狐评） 。