1986.07-1990.12 中国环境科学研究院水环境科学研究所工作（期间：1990.01-1990.12借调国家环保局对外合作办公室工作）
1990.12-1992.08 国家环保局有毒化学品管理办公室实习研究员
1992.08-1993.07 国家环保局环境工程评估中心助理研究员
1993.07-1996.12 美国夏威夷大学海洋系助教、助研
1996.12-1997.12 美国GOLDONRIDGE旅行社经理
1998.03-2004.12 先后担任国家环保总局环境工程评估中心部门经理、副主任（副处级）、主任（正处级），党支部书记（期间：2000.08-2004.12在职攻读北京化工大学化学工程专业博士研究生）
2004.12-2007.04 国家环保总局环境工程评估中心副主任（副局级）、党总支副书记
2010.12-2014.07 环境保护部环境工程评估中心主任（正局级），党总支书记、临时党委副书记
2014.07-2016.10 环境保护部国际合作司司长
2016.10- 中国环境科学研究院院长、党委副书记 [1-2]
第十四届全国人大代表 [6]，第十四届全国人大环境与资源保护委员会委员
2023年3月12日，第十四届全国人民代表大会第一次会议表决通过：李海生为第十四届全国人民代表大会环境与资源保护委员会委员。 [7]
2013年至2014年，环境工程评估中心（以下简称评估中心）用自有资金发放过节费448.04万元，其中，2013年发放267.25万元，2014年1月至8月发放180.79万元。经研究决定，对负有领导责任的评估中心原主任李海生、党委书记梁鹏予以追责，进行诫勉谈话，同时责令其向部党组作出深刻检查；责令相关人员全部退回违规发放的过节费。 [3]
2021年4月23日，入选“2021年中国工程院院士增选有效候选人"名单。 [4]
2023年2月，荣获第五届杰出工程师奖。 [5]
