父李乐亭为琴师。男，京剧老生演员。北京人。

李世霖11岁入富连成科班第五科，“世”字科的学员，与李世芳、毛世来、袁世海、艾世菊、江世玉等同科，从师叶春善习文武老生，倒嗓后改习二路老生。出科后，随王瑶卿、王玉蓉赴沪演出。1949年后，加入中国京剧院，在《金田风雷》中配演天王洪秀全。长期与李少春、袁世海、叶盛兰、杜近芳等名家合作，会戏多、演艺精，配合默契。后转入中国戏曲学院教戏，戏路宽广、技艺全面。擅演剧目有《文昭关》、《断密涧》、《群英会》等。

有一次周恩来总理在人民剧场看李少春、袁世海、杜近芳演出的《野猪林》，看完接见演员时，周总理特意高声问：“李世霖同志在哪里？”李老师站在后面，高声应答：“我在这儿。”总理说，你扮演林沖的岳父，在林沖夫妻生离死别一场，你没有台词，没有唱，站在一旁看着自己疼爱的女儿、女婿遭遇不测，把老人当时悲痛在心，愤恨难忍、却又不得不忍的心情，表演得恰如其分，既不喧宾夺主，又烘托出林沖夫妻生离死别的悲剧气氛，演得很好！

李老在晚年苦心扶植青年演员，老生演员耿其昌、于魁智、陈俊等都曾受过他的亲炙。于魁智那出精彩绝伦的《打金砖》，就是李世霖先生手把手教出来的。

李世霖先生于2009年1月15日逝世，享年93岁。