1931年“九一八”加入“反帝大同盟”，并加入中国共产主义青年团。1934年考入清华大学土木工程系，在校期间，任本校“海燕”歌咏团指挥，参加过“一二九”运动。1938年参加八路军总部炮兵团，同年加入中国共产党，1941年到延安。曾任延安炮兵学校政治部宣传科科长、中国人民志愿军炮兵政治部宣传部部长、中国人民解放军炮兵政治部宣传部部长。曾向吕骥、向隅学习作曲，加入延安作曲者协会。创作了歌曲《朱德将军》（词曲）、《毛泽东之歌》，曲调庄重，朴实，节奏和结构对比鲜明，表达了对领袖的热爱和敬仰之情。          

“长长的行列，高唱着战歌，一步步地走着。丁丁得儿隆格儿隆，哼------炮口在笑，战马在叫，战士们的心在跳……”。

这首《行军小唱》创作于1941年，是李伟将军的代表作之一。作品以炮兵团从大别山回延安进行整训为背景，以流畅的笔触和抒情的音调，抒发了战士们大无畏的革命精神和乐观主义的情怀。中间的衬词和马铃、马蹄的节奏，增加了作品的情趣，具有特色的鼻音哼鸣，表达了战士们奔向革命圣地的轻松喜悦之情，具有浓郁的民族风格。作品被部分作曲教材选用。

李伟将军对炮兵有着深厚的感情，任延安炮校政治部宣传科科长期间，组建了炮校文工团。他创作的《炮兵进行曲》，描写了炮兵在战斗中成长壮大的历程。歌曲为E小调，多处用附点音符，雄壮有力的节奏，展示了我炮兵勇往直前的英雄形象。副歌部分的“迅速确实勇敢坚定，攻无不克战无不胜”，用旋律重复，强调了炮兵的坚定决心和刚强意志。全曲用mf、f、ff的力度变化，增强层次感，将音乐逐渐推向高潮。

在解放东北的战斗结束后，李伟将军结合亲身体验创作了歌曲《坦克进行曲》。整首作品音乐素材精练集中，跳跃和铿锵的节奏相结合，休止符强音记号的运用，使音乐果断、干净，利索。渐强和渐弱的力度变化，情绪更加丰富细腻，人民坦克兵的鲜活形象跃上音符。该作品在多次国庆阅兵中，由军乐团作为经典曲目演奏。当年的油印稿《坦克进行曲》被某军事院校博物馆永久收藏和展览。

1966年，李伟创作群众歌曲《解放军是个革命大学校》，作品歌词朴实，旋律朗朗上口，易学易唱，成为当时深受部队官兵和人民群众喜爱的歌曲之一。

李伟紧跟时代步伐，八十年代以后，创作了《军民一家人》《青春多美丽》《新时代的年轻人》等多首歌曲。凭借深厚的文学修养和音乐素养，李伟一生创作歌曲近800首，并发表了大量音乐理论、文艺评论作品，出版了歌曲集。