1960年1月，李灿出生于甘肃省金昌市永昌县。毕业于永昌三中。

1978年9月，考入张掖师范专科学校（现河西学院）化学化工学院。

1980年7月，毕业后留河西学院任教。

1982年2月，前往陕西师范大学进修（-1983年8月）。

1983年9月，考入中国科学院大连化学物理研究所攻读硕士研究生。

1985年，在大连物化所攻读博士学位。

1987年8月，赴日本工业大学读博士后（-1988年10月）；

1993年，晋升为大连化物所研究员。

2003年，当选中国科学院院士。2月，任中国科学院大连化学物理研究所学位委员会主任（至2012年7月）。

2004年，当选为国际催化学会理事会副主席。

2005年，当选第三世界科学院院士。

2007年，任中国科学院大连化学物理研究所副所长（至2012年）。

2008年，当选欧洲人文和自然科学院外籍院士。

2012年4月6日，卸任大连化学物理研究所副所长职务（保留副局级待遇）。曾先后在比利时新鲁汶大学、美国西北大学、英国利物浦大学、日本东京大学和美国里海大学进行博士后及短期访问教授的工作。

李灿主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究，研制了具有自主知识产权的国内第一台用于催化材料研究的紫外共振拉曼光谱仪并开始商品化生产；在国际上最早利用紫外拉曼光谱解决分子筛骨架杂原子配位结构等催化领域的重大问题；最近发展短波长手性拉曼光谱和光电超快及成像光谱技术，发展了纳米笼中的手性催化合成、汽油和柴油超深度脱硫技术等并已工业化；从2001年起，致力于太阳能转化和利用科学研究，包括太阳能光（电）催化分解水、二氧化碳还原等人工光合成研究和新型太阳电池探索研究等。先后在国际上提出了异相结、双功能助催化剂和晶面间促进光生电荷分离的新概念，在光电催化领域，提出了助催化剂、空穴储存层、界面态能级调控等重要策略，为高效太阳能转化体系构筑提供了科学基础。

截至2016年，李灿在中国国内外学术刊物发表正式论文700余篇（总他引次数超过15000次）。在国际Elsevier Science B.V.和 Wiley出版系列中主编专著多部，获得发明专利授权70余件。

作为全国政协的李灿认为：“评价体系本身就是具有导向作用，以论文为核心就会导致一些年轻工作者上不着天、下不着地，既没有去攻克基础课学里的难题，又没有解决应用科学中的核心问题。如此下去，尽管我国研究队伍进一步扩大、文章数量继续攀升，但仍不一定能做出相应的创新性成果，不利于加快创新型国家的建设。”因此李灿建议，将目前的国家杰出青年基金改进重组为“基础研究”和“应用基础研究”两项国家杰出青年基金。

截至2016年，李灿已培养博士研究生和博士后160余人。

李灿在催化光谱表征、多相手性催化、光催化等研究领域所做出的突出成就。（2014年中国催化成就奖评）

李灿长期致力于催化新材料，催化新反应及催化光谱表征等研究工作，他领导的研究集体发展了高低温一体化反应光谱技术，利用红外光谱和同位素技术观测到了稀土氧化铈等催化剂表面的超氧和过氧等分子离子氧物种，发现了分子离子氧物种的溢流现象，观察到甲烷在催化剂表面形成的活化吸附态及其结构畸变的现象，为理解甲烷的活化机理提供了实验上的证据；研制了用于催化研究的紫外拉曼光谱仪，解决了拉曼光谱用于催化研究所面临的荧光干扰和灵敏度低的问题，建立了鉴定分子筛骨架过渡金属杂原子的紫外共振拉曼方法；将均相手性催化剂通过有机-无机杂化嫁接入MCM-41分子筛的孔道，获得具有与均相不对称催化相媲美的多相纳米孔手性催化材料，观察到表面和纳米孔的手性限阈效应等，这些成就对催化科学的发展做出了重要的贡献。（国家自然科学基金委员会化学科学部评）