分别名李卓皓、李卓荦、李卓显、李卓立、李卓㛄、李卓寰、李卓韶、李卓球、李卓美和李卓宝，其中李卓皓和李卓荦日后分别成为美籍生物学家和神经外科专家。李卓敏早年就读于广州培英中学，与李卓皓和李卓荦一样，他毕业后从1927年到1930年肄业于金陵大学，随后他前赴美国加州大学柏克莱分校深造，从此与柏克莱结下毕生联系。1932年，他从柏克莱获得文学士学位毕业、1933年再获得文学硕士学位、1936年进一步获哲学博士学位。取得博士学位后，李卓敏在1937年返回中国，当时虽然适值中日战争爆发，但他仍先后获延聘于天津南开