李光耀自幼接受英語教育，1936年考入當地頂尖的英校萊佛士書院初中部學習，1940年時考入原校的高中部，但在日軍占領新加坡後學業中斷。戰爭結束後，李光耀獲大英帝國女王獎學金，開始赴英留學。在留學英國初期，李光耀就讀於倫敦經濟學院，並受到導師拉斯基的社會主義理論影響，逐漸展現反殖民主義傾向，但之後卻一直以“反共者”著稱。他在回憶錄中表示，“之所以討厭共產黨人，根源在於他們采用列寧主義（領袖集權）的方法，不在於他們的馬克思主義理想”。一年後，李光耀轉入劍橋大學攻讀法律，並於1949年畢業。1950年獲中殿律師學院律師資格。他還在英國加入了一個由旅居當地的東南亞人所組成的、以爭取馬來亞獨立為目標的團體“馬來亞論壇”。
1950年8月，李光耀回新加坡後，曾擔任律師和幾個工會的法律顧問。1952年，李光耀因代表“新加坡罷工的郵差”與政府談判而名聲大噪，在工會中建立了良好的群眾基礎，從而為其將來的從政之路奠定基石。1954年10月，他與一些從英國回來的華人、當地受華文教育的左派學生和工會領袖組織成立人民行動黨，並參加次年舉行的首屆選舉。1955年，李光耀順利當選立法議院議員，開始與新加坡方麵的馬來西亞共產黨負責人林清祥等合作，為新加坡爭取自治地位。
1959年6月3日，新加坡自治邦成立，人民行動黨在自治邦政府的首次選舉中成為立法議院第一大黨，由李光耀出任自治邦政府總理。此後，李光耀一直希望與馬來亞合並成為“馬來西亞”，從而為新加坡的經濟發展提供保障，最後還可以鏟除在當地日漸壯大的馬來西亞共產黨的勢力。1961年，以李光耀為首的“反共分子”與黨內的“親共分子”決裂。1963年7月，李光耀在倫敦與馬來亞的東姑阿都拉曼政府達成協議，“星馬”正式合並。合並後的馬來西亞聯邦政府與李光耀領導的新加坡自治邦政府立即采取行動，逮捕了新加坡的多名馬來西亞共產黨高層。
“星馬”合並後不久，馬來西亞聯邦政府與新加坡自治邦政府在經濟等多項政策上產生嚴重的分歧。1964年，新加坡發生大規模的種族騷亂，李光耀政府借此指責馬來西亞首相東姑阿都拉曼與聯邦政府試圖推行“種族沙文主義”，煽動在新加坡的馬來人反對新加坡自治邦政府，以使馬來人在聯邦內享有特殊的高等待遇。而聯邦政府高層則對此十分反感，隨後雙方多次協商未果，導致新加坡最終於1965年被驅逐出馬來西亞聯邦，並於1965年8月9日被迫宣布獨立。
新加坡獨立後，李光耀積極推動經濟改革與發展，推行了開發裕廊工業園區、創立公積金製度、成立廉政公署、進行教育改革等多項政策，使新加坡在30年內成功發展成為亞洲最富裕繁榮的國家之一。今天的新加坡政府依然以高效率、廉潔而聞名，人民生活水平高出其他亞洲國家。
1990年，李光耀辭去總理職務。1991年9月，任總理公署高級部長。1994年10月，當選為新成立的國際儒學聯合會名譽理事長。1997年1月，任內閣資政（總理公署）。2001年11月連任至今。他始終提倡“亞洲價值觀”，認為亞洲國家不需要完全依附於西方的價值觀。因此也一直對西方國家對他專製的批評不予理會，認為西方的民主不能強加給亞洲人民。
李光耀最早與台灣方麵的聯係十分密切。在七十年代，新加坡與台灣就進行了多項軍事合作，他本人也多次訪台，與蔣經國的私交甚好。1992年李登輝上台後，兩人也曾交往甚密，但後來關係破裂。2000年陳水扁上任後，李光耀兩次訪台，但與陳水扁的關係一般。
李光耀在20世紀70年代末開始與中國大陸交往，雙方都放棄了60年代時的敵對政策。他先後會晤過毛澤東、鄧小平、江澤民、胡錦濤等多位中國大陸領導人。1993年4月27日，在李光耀的支持下，海峽兩岸在新加坡海皇大廈舉行“辜汪會談”，極具象征意義。由於李光耀長期表示新加坡將會是東盟中最後一個與中華人民共和國建交的會員國，因此在印尼與中國建交後，新加坡隨即於1990年10月與中華人民共和國建交。
李光耀的興趣十分廣泛。他從小受英文教育，同時也學習華語和閩南方言，尤其喜歡背誦中國的四字成語。他喜歡跑步、遊泳，愛喝中國茶。李光耀對數學格外有興趣，早在上大學時期就專修過數學。他既精通英語，不僅能快速閱讀英文書籍，而且能用英文寫作、用英文發表演說。他也懂馬來語，還掌握了日語、泰米爾語，30歲以後又開始學習華語。李光耀還特別喜歡生物學，善於觀察各種生物的生活習慣。他在文藝方麵也有一技之長，會唱歌、跳舞，會使用多種樂器。
李光耀在任職期間不僅發起了反對隨地吐痰、嚼口香糖、喂養鴿等運動，還禁止亂扔垃圾、在公共場所吸煙、說粗口髒話等，並製定了嚴格的法律規章。他還強烈推廣了他最為倡導的幾項行為——“微笑、禮貌待人以及在公共廁所主動衝水”。正是因為他在指導公眾行為方麵做出的指令性研究，李光耀獲得了1994年的搞笑諾貝爾獎心理學獎。