1916年11月，出生于浙江東陽。
1930年，于南京東方中學(xué)初中畢業(yè)。
1938年，畢業(yè)于清華大學(xué)(西南聯(lián)大)物理系。 畢業(yè)后，曾任貴陽氣象所技士，江蘇醫(yī)學(xué)院、復(fù)旦大學(xué)（1944年） 、交通大學(xué)助教、講師、副教授。
1946年，考取留美公費(fèi)生，在美國加州理工學(xué)院物理系攻讀研究生，
1951年，獲博士學(xué)位，任加州理工學(xué)院凱洛格實(shí)驗(yàn)室研究助理、研究員。在美國望城醫(yī)學(xué)中心研究核技術(shù)和輻射應(yīng)用，創(chuàng)制“鈷線治療機(jī)”。早期留美期間，主要從事輕原子核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，對愛因斯坦質(zhì)量能量轉(zhuǎn)換關(guān)系作出當(dāng)時最精確的直接實(shí)驗(yàn)測定；
1955年，在周恩來總理的親切關(guān)懷下，突破重重封鎖，李正武夫婦與錢學(xué)森夫婦等，是第一批回歸新中國的科學(xué)家?；貒螅瑲v任中國科學(xué)院原子能研究所核物理研究室副主任，第二機(jī)械工業(yè)部五八五研究所研究員、副所長、所長、名譽(yù)所長，核工業(yè)部科學(xué)技術(shù)委員會委員，中國核學(xué)會核聚變與等離子體物理學(xué)會理事長，國際核聚變研究委員會中國成員等職。
左者為李正武
回國后從事質(zhì)子、電子靜電加速器研制工作，是我國第一臺高氣壓型質(zhì)子靜電加速器和第一臺電子靜電加速器的主要研制者，同時積極倡儀在我國開展受控核聚變與等離子體物理方面的研究，這一倡儀被列入1956年制定的全國12年科學(xué)規(guī)劃；1961年，轉(zhuǎn)入受控磁約束核變研究領(lǐng)域，倡儀、領(lǐng)導(dǎo)研制了一系列的實(shí)驗(yàn)裝置，獲國家科技進(jìn)步一等獎的項目“中國環(huán)流一號”就是由他親自指導(dǎo)的。在此期間，還在東北503所倡儀建造穩(wěn)態(tài)“多用磁籠”裝置。
1965年，他負(fù)責(zé)三線基地，即原二機(jī)部585所的籌建工作。
1969年底，隨三線建設(shè)遷至四川樂山原二機(jī)部585所，即后來的核工業(yè)西南物理研究院。文化大革命結(jié)束后，任二機(jī)部585所所長，任職期間，他指導(dǎo)了中國環(huán)流器一號裝置的設(shè)計建設(shè)，領(lǐng)導(dǎo)了這一裝置和全所的等離子體物理與聚變工程技術(shù)的研究工作。
70年代初，他在中國率先提出了聚變裂變共生堆的概念。他高瞻遠(yuǎn)矚，從哲學(xué)的高度，研究了等離子體的總體性質(zhì)，提出了托卡馬克等離子體的品質(zhì)參數(shù)空間的概念，并在1986年國際原子能機(jī)構(gòu)技術(shù)委員會會議上做了特邀報告。
1980年11月被選為中國科學(xué)院學(xué)部委員。 曾任第三、第六屆全國政協(xié)委員，核工業(yè)西南物理研究院研究員、名譽(yù)院長。 1983年-1987年，被聘為四川省科學(xué)技術(shù)顧問團(tuán)成員。
1988年，為了指導(dǎo)中國受控聚變事業(yè)的發(fā)展，他及時提出了中國環(huán)流器二號的概念設(shè)計框架，成為中國環(huán)流器二號計劃的早期基礎(chǔ)。
2013年7月30日，在北京逝世。
李正武為推動學(xué)術(shù)交流，創(chuàng)辦了《核聚變與等離子體物理》期刊，任主編。李正武曾任國際原子能機(jī)構(gòu)國際聚變研究理事會首屆中國成員，曾任該機(jī)構(gòu)《NuclearFusion》期刊編委，并曾多次任國際有關(guān)專業(yè)會議的顧問委員會成員。李正武先生曾列席第三屆全國政治協(xié)商會議，是第四、五、六、七屆全國政協(xié)委員。
李正武先生熱愛中國和人民，熱愛社會主義，熱愛科學(xué)，關(guān)心國家大事，特別注意國家的科技體制改革，總是及時、準(zhǔn)確地理解與運(yùn)用中央的精神。年過古稀，他仍注視著中國的受控核聚變研究，不時提出指導(dǎo)性意見；關(guān)心中國民品開發(fā)與生產(chǎn)，提出指導(dǎo)原則并努力身體力行，計劃開展開發(fā)研究的具體工作。李正武先生嚴(yán)以律己、寬以待人、誨人不倦、甘為人梯，以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度熱情地培養(yǎng)了整整一代學(xué)術(shù)帶頭人。他高瞻遠(yuǎn)矚、進(jìn)取創(chuàng)新、嘔心瀝備、無私奉獻(xiàn)，為中國核能與核聚變事業(yè)作出了卓著的貢獻(xiàn)，無愧為中國受控磁約束核聚變的奠基人。
李正武院士，中國解放前去美國。1955年，經(jīng)周恩來總理在日內(nèi)瓦與美方嚴(yán)正交涉，被羈留在美的中國學(xué)者獲準(zhǔn)回中國。李正武先生熱愛新中國，放棄了在美職位與優(yōu)越的生活條件，偕夫人孫湘先生，攜出生僅二個月的幼子（估計這孩子就是李啟平），與著名學(xué)者錢學(xué)森等同船返回中國。
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