Ли Кэцян родился 1 июля 1955 года в уезде Динъюань, Китайская Народная Республика. Вырос в семье чиновника. В 1974 году окончил среднюю школу и направлен в бригаду Дунлин колхоза Дамяо в уезде Фэнъюн. В ноябре 1976 года вступил в Коммунистическую партию Китая и стал секретарем партийной ячейки бригады, получил звание «Выдающейся личности в изучении учения Мао Цзэдуна».
С 1978 по 1982 года Ли учился на юридическом факультете Пекинского университета, являлся Председателем студенческого совета университета. Позднее обучался в магистратуре экономического института университета, получил степень доктора экономических наук. Учился в Центральной партийной школе при Центральном комитете партии.
В 1982 году работал секретарем комитета Всесоюзного Ленинского Коммунистического союза молодежи Пекинского университета.
С 1983 по 1985 года занимал должности руководителя Департамента Коммунистического союза молодежи Китая по делам учебных заведений и Ответственным секретарем Всекитайского союза студентов. Также являлся кандидатом в члены секретариата Центрального комитета Коммунистического союза молодежи Китайской Народной Республики.
С 1985 по 1993 года входил в состав Секретариата Центрального комитета Коммунистического союза молодежи страны, избран заместителем Председателя Всекитайской федерации молодежи.
В период с марта 1993 по июнь 1998 года занимал пост Первого секретаря Секретариата Центрального комитета Коммунистического союза молодежи Китая XIII созыва, одновременно являлся ректором Политического института молодежи Китая. Состоял в комитете по внутренним делам и юстиции Всекитайского собрания народных представителей VIII созыва.
С июня 1998 по декабрь 2004 года Ли Кэцян занимал руководящие должности в провинции Хэнань: заместителя секретаря комитета КПК провинции, исполняющего обязанности Губернатора, Губернатора провинции, секретаря комитета КПК провинции и Председателя Постоянного комитета Собрания народных представителей провинции.
В 2004 году перевелся в провинцию Ляонин. До октября 2007 года возглавлял партийный комитет провинции и постоянный комитет ее законодательного собрания. Реализовал проект «Пять точек в одной линии», заключающийся в объединении портов Далянь, Даньдун и других в единую транспортную сеть для улучшения товарооборота.
В 2008 году 17 марта, на съезде Всекитайского собрания народных представителей XI созыва, Ли стал Первым вице-премьером Государственного совета КНР. На этом посту отвечал за развитие и реформы, энергетику, строительство и здравоохранение.
С 15 марта 2013 года является Премьером Государственного совета Китайской Народной Республики и Главой Правительства Китая.
За выдающиеся заслуги удостоен ордена Пакистана I класса.