李天初，1945年11月出生于贵州省贵阳市，男，汉族，安徽省金寨人。中共党员。1970年清华大学毕业，1981年和1991年在中国计量科学研究院和清华大学获得硕士和博士学位。1982年至今历任中国计量院助研、副研、研究员。现任中国仪器仪表学会理事长。

长期从事时间频率、光干涉和光纤光电子计量研究。上世纪80、90年提出和研究准相干光干涉光纤传感，干涉逼近测量液体折射率，牛顿环测量光学表面反射相移等新原理新技术；研究空气折射率干涉仪设计原理，光干涉测量长度的相对不确定度极限等；规划并主持研制系列光纤基本参数测量标准装置。1997年以来主持研制系列激光冷却-铯原子喷泉基准钟，复现秒定义, 2014年NIM5喷泉钟通过国际评审参与驾驭国际原子时, 2015年起为北京卫星导航中心地面时间提供计量溯源; 规划指导研制飞秒光学频率梳, 建立微波和光学频率的相干联系; 指导研制伺服锁定光纤链路高保真传输微波频率; 规划指导研制锶原子光晶格钟, 2015年参与国际锶原子推荐频率赋值; 指导研制NIM-AGRb-1铷原子干涉绝对重力仪，成功参加2017年国际绝对重力比对；指导潮汐重力频率偏移的研究; 规划和参加重力频率偏移来源于频率源，还是在传输过程中发生的实验研究等。

发表主要杂志论文60余篇。1995、2002、2006年作为第一完成人获一、二、三等“国家科技进步奖”各一次，2016年作为第二完成人获“国家科技进步奖”一等奖, 2015年获何梁何利科技进步奖。

2011年当选中国工程院院士。