一九七二年五月，李菂在重庆市出生。自一九九一年九月至一九九六年六月，他在北京大学技术物理学系攻读核物理专业，顺利获得理学学士学位，期间还辅修了计算机软件专业。随后，他于一九九五年九月赴美，进入康奈尔大学天文系学习天体物理及射电天文专业，并于二零零二年二月完成学业，取得博士学位。同年，他主动向南仁东先生自荐，表达了希望加入中国天眼FAST项目的强烈意愿。在二零零二年二月至二零零五年五月期间，李菂在美国哈佛-史密松森天体物理中心担任天文学者。此后，从二零零五年六月到二零零六年十二月，他先后在美国航空航天局喷气推进实验室以及加州理工学院担任美国国家科学委员会学者。二零零七年一月至二零一一年一月，他继续在喷气推进实验室和加州理工学院担任研究员。也是从二零零七年起，李菂开始参与FAST项目立项任务书的编写工作。二零零八年八月二十六日，他被中国科学院正式聘任为FAST项目科学家。随着与中国国内学术交流的日益密切，以及FAST工程建设即将启动，李菂回国发展的愿望变得愈发迫切。二零一二年，他毅然放弃在美国航空航天局的职位，全职回到中国，出任中国科学院国家天文台研究员，同时担任恒星形成及星际介质演化研究团组首席科学家以及射电天文研究部首席科学家。二零一五年一月至二零一八年一月，他担任中国科学院国家天文台FAST工程副总工程师。二零一七年，他获得国家杰出青年科学基金资助；同年十二月二十一日，入选“2017年度中国留学人员50人榜单”。二零一八年十月，他升任中国科学院国家天文台FAST首席科学家。二零一九年五月，李菂加入九三学社。二零二零年一月，他应邀参加中央电视台综合频道中国青年电视公开课节目《开讲啦》。二零二一年六月二十八日，他受聘为德州学院“天衢英才”杰出人才。二零二三年八月三十一日，他入选中国科学院院士增选有效候选人名单；同年十月三十日，获得第二期新基石研究员项目资助。二零二四年七月十二日，李菂正式加盟清华大学天文系，开启其科研与教学的新篇章。
李菂的研究领域主要聚焦于天体物理学与空间科学，他积极参与并领导了多项重要的天文观测计划。他创立了中性氢窄线自吸收（HINSA）的观测方法，这一开创性工作首次在天文学领域内精确测定了分子云中的原子丰度，为相关研究奠定了坚实基础。在此基础上，他进一步发展了原子丰度的时变模型，该模型不仅为恒星形成过程提供了关键的时标上限，还成功推算出银河系星际空间中低能宇宙线的强度。此外，李菂团队首次成功测量了HINSA的塞曼效应，这项研究显著推动了解决恒星形成三大经典难题之一的“磁通量”问题，相关成果以封面文章形式发表于《自然》。他在星际分子氧气的首次发现中担任第二作者，该发现获得了《太平洋天文学会会刊》（PASP）特约综述文章的高度评价。通过合作研究，他还发现了冷云边缘的热分子氢，这一成果被《自然》杂志评选为天文学领域的亮点工作。 在研究方法上，李菂创新性地将傅里叶变换应用于辐射能谱分布（SED）的求逆计算，他所发展的新算法成功逆解了尘埃辐射的积分方程，从而获得了温度分布信息。这项工作同样得到了PASP综述文章的高度认可，被誉为“天文学普遍求逆问题的优秀解法之一”。他对大质量致密核进行了多波段的系统性研究，揭示了大质量恒星形成区域的初始物理与化学条件，相关成果以系列论文形式发表于美国《天体物理》杂志。因其对赫歇尔空间望远镜差分接收机做出的杰出贡献，他成为美国宇航局优秀团队奖的获奖成员之一；他还参与了发现大颗粒尘埃的研究，相关成果获得了《科学美国人》等媒体的报道。 在重大科学设施建设与观测方面，李菂提出并参与了500米口径球面射电望远镜（FAST）第一套接收机及第一套谱线终端的搭建工作。他提出并主持实现了世界首创的多科学目标同时巡天观测模式，这一创新使FAST的巡天效率提升了三倍以上。在他的领导与推动下，团队发现了FAST的第一颗新脉冲星、第一例新快速射电暴，并主导发表了FAST第一篇谱线探测论文以及第一篇关于FAST新发现脉冲星系统的计时研究论文。他的系列科研成果连续入选2021年及2022年度的“中国科学十大进展”。根据2024年1月中国科学院国家天文台星际介质演化及恒星形成研究团组的数据，李菂已发表期刊论文超过200篇，其中以第一作者或通讯作者（含共同）身份发表的期刊论文有100余篇，其中包括发表在《自然》和《科学》正刊上的论文共计6篇。以下为其代表论著：
在迎接新生入学之后，李菂通常会将自己正在进行的各项科研项目全面地向学生展示，鼓励他们根据个人兴趣自主选择参与方向。他对学生提出的核心要求往往十分明确，即不建议学生将最初参与的项目直接转化为最终的毕业论文课题。李菂始终认为，学生在科研起步阶段应当广泛接触不同领域、积极尝试多种可能，通过充分的实践与探索来发现自身真正热衷的研究方向，在此基础上再确定未来希望深入钻研的学术领域，而非从一开始就过早地限定路径、一条路走到底。为了持续激发中国天眼首席科学家团队的内在好奇心与研究热情，李菂常常利用周末时间邀请团队成员一同前往咖啡馆进行自由开放的“头脑风暴”讨论。在这些交流中，他会主动提出各类新颖的设想与问题，推动大家在会后积极查阅文献、研读论文，从而不断拓展思路。在李菂的指导生涯中，他曾先后担任潘之辰（他的第一位博士生）、刘博洋、冯毅等多位学生的博士生导师。值得一提的是，冯毅自2017年起便跟随李菂参与中国天眼FAST的调试与相关研究工作，在这个过程中积累了丰富的实践经验。
李菂的父亲是中国著名的天体物理学家、中国科学院院士李惕碚。受家庭环境的熏陶，李菂从小便对科学与艺术都抱有浓厚的兴趣。在众多个人爱好中，摄影是他尤为热衷的一项，其办公室的墙壁上悬挂着十几幅装帧精美的照片，这些作品全部出自他本人之手。这些照片记录了他游历与学术生涯中的独特视角，其中包括巴黎天文台充满历史感的旋转楼梯，以及加州大学伯克利分校那座颇具古典气息的图书馆——后者还曾是知名电影《毕业生》的重要取景地。除了用镜头捕捉世界，李菂还是一位深度阅读爱好者。他的私人书架上陈列着各类书籍，其中固然少不了与他专业相关的学术著作，但同样占据显著位置的则是丰富的文学作品。在众多作家中，他对于王小波的作品尤为欣赏，王小波文字中的思辨性与独特风格深深吸引着他。这些科学与人文交织的爱好，共同构成了李菂工作之外丰富而深邃的精神世界。
在天文观测这一充满挑战与机遇的领域，李菂研究员凭借其卓越的智慧与不懈的努力，作出了具有深远意义的开创性贡献。特别是在射电天文这一重要分支，他通过一系列前瞻性的研究与突破性的工作，建立了广泛的国际合作关系，其学术成果获得了同行的高度认可，从而在国际学界拥有了显著的影响力和坚实的学术地位。更为重要的是，李菂是被称为“中国天眼”的五百米口径球面射电望远镜（FAST）项目至关重要的建设者之一，从早期论证到工程建设都倾注了大量心血。不仅如此，在望远镜建成后，他更肩负起引领其科学方向的重任，作为这一大国重器科学目标的总体掌舵人，持续规划并推动着多项具有国际前沿水平的观测计划，确保这一超级设备能够产出引领世界的重大科学发现。