1951 年，毕业于山东农学院农学系。1956 年，从中国科学院北京遗传选种实验馆奔赴西部小镇-陕西杨陵，在陕西省中国科学院西北植物研究所所开始了小麦育种的研究。从此，李振声开始了在大西北 31 年的科研生涯。

主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究，系统研究了小麦与偃麦草远缘杂交并育成了“小偃”系列品种。创建了蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统。开创了小麦磷、氮营养高效利用的育种新方向。培育的 “小偃 6 号”成为中国小麦育种的重要骨干亲本，其衍生品种 50 多个，累计推广 3 亿多亩，增产小麦超过 150 亿斤。用远缘杂交获得的“小偃蓝粒”育成了以种子蓝色为遗传标记的蓝粒单体小麦和自花结实的缺体小麦系统，并建立了快速选育小麦异代换系的新方法-缺体回交法，为小麦染色体工程育种开辟了一条新途径。

1990 年入选第三世界科学院院士，1991 年入选中科院院士。先后获全国科学大会奖、国家技术发明一等奖、陈嘉庚农业科学奖、何梁何利科技进步奖、中华农业英才奖等，并于 2006 年获得国家最高科技奖。