李宗恩生于1894年9月26日，江蘇常州人。早年入上海震旦學校學習法文，后赴英國留學。1920年，他畢業于英國格拉斯哥大學，獲醫學學士和化學學士學位。1922年，他在倫敦大學倫敦衛生和熱帶病學院獲得熱帶病學和衛生學博士學位。1921年4月至9月，參加英國皇家絲蟲病委員會赴西印度考察熱帶病，隨后任職于格拉斯哥西部醫院，至1923年回國。1923年至1937年任職于北平協和醫學院，歷任助教、準教授、副教授、襄教授、教授。1937年全面抗戰爆發后，李宗恩奔赴西南參加抗戰工作，籌建了貴陽醫學院，并于1938年至1947年5月擔任校長和熱帶病學教授。
抗戰勝利后，李宗恩于1947年5月31日就任北平協和醫學院校長，主持復校工作。1948年獲選為第一屆中央研究院院士。中華人民共和國建國后，李宗恩歷任北京協和醫學院校長、中華醫學會副會長。1957年，李宗恩被錯劃為“右派”，隨后到昆明醫學院工作。1962年，李宗恩病逝于昆明。
