早年经历
1965年，李玉伟出生在北陵乡小韩屯村一户普通的农家，小时候在村里喜欢背把气枪打鸟；1979年，李玉伟凭着打气枪本领进入沈阳市陆上运动学校开始从事正规的移动靶射击训练，练习打移动靶；经过两年的磨炼，1980年，李玉伟选入辽宁省射击队，正式开启职业运动员训练。
1983年李玉伟入选国家队。
运动生涯
1981年，李玉伟首次参加全国射击比赛，取得移动靶标准速项目中572环的成绩；同年10月他代表辽宁省队参加全国青少年射击个人冠军赛中，以388环的成绩获的50米移动靶混合速冠军。
1983年，参加第5届全运会，并以588环的成绩获得50米移动靶标准速冠军，同时与队友们合作获该项团体冠军，两项成绩均打破全国纪录。
1984年7月31日，在洛杉矶奥运会中以587环的成绩获得50米移动靶标准速金牌，是辽宁省第一个奥运冠军。
1986年，在世界射击锦标赛上，与队友合作获移动靶混合速团体冠军。
1987年，获得世界杯混合速个人冠军和标准个人冠军。
1988年初，李玉伟因汉城奥运会射击队选拔比赛中因状态原因成绩不理想，未能取得汉城奥运会参赛资格。之后的李玉伟一直在努力训练，但终未能重新有机会再次参加奥运。
1997年的全运会，李玉伟打完预赛后正式结束了自己的运动生涯。
生涯数据
| 时间 | 比赛 | 项目 | 数据 | 奖项 |
| 1981 | 全国青少年射击冠军赛 | 50米移动靶混合速 | 388环 | 金牌 |
| 1983 | 第5届全运会 | 50米移动靶标准速 | 588环 | 金牌 |
| 1984年 | 洛杉矶奥运会 | 50米移动靶标准速 | 587环 | 金牌 |
| 1987年 | 射击世界杯 | 50米移动靶混合速 | 396环 | 金牌 |
| 1988年 | 射击世界杯 | 50米移动靶标准速 | 685环 | 金牌 |
（生涯数据参考资料：）
场外生活
家庭情况
李玉伟父母育有五个孩子，李玉伟上面还有四个姐姐，他在家中排老小。李玉伟的父亲曾是村办小厂的领导，母亲是个普通的农妇。
1989年，李玉伟与省队的一名女队员完婚，妻子也曾是射击运动员，后民政部门工作。
工作情况
退役后，李玉伟担任辽宁省射击队教练；后任辽宁省军事体育陆上运动学校副校长，辽宁省射击射箭运动管理中心主任。
获奖记录
| 比赛获奖 |
| 其他荣誉 |
（获奖记录参考资料：）
个人评价
李玉伟在辽宁队的时候，他成绩最好，训练起来很轻松，但水平提高不快。入选国家队后通过耐力训练，不示弱，高标准严要求、边比、边练，技术水平有了很大提高。（腾讯网评）
心态是一个射击运动员能否提高的关键，李玉伟参加奥运会时也才19岁，那时没有心理专家，他却克服了心理波动，成功取得洛杉矶奥运会金牌。（南海网评）