Lý Thái Hải từng đảm nhiệm chức vụ Chủ tịch Ủy ban nhân dân huyện Chợ Mới Giám đốc Sở Kế hoạch và đầu tư, Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn.[2]

Ngày 24/6/2011, Hội đồng nhân dân tỉnh Bắc Kạn đã bầu Lý Thái Hải, Uỷ viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Giám đốc Sở Kế hoạch và Đầu tư làm Phó Chủ tịch Hội đồng nhân dân tỉnh Bắc Kạn, nhiệm kỳ 2011 - 2016.[3]

Ngày 24/4/2014, ông Lý Thái Hải đã được bầu là Phó Bí thư Tỉnh ủy Bắc Kạn, nhiệm kỳ 2010 - 2015.[4]

Ngày 25/4/2014, tại cuộc họp chuyên đề tháng 4/2014, Hội đồng nhân dân tỉnh Bắc Kạn đã tiến hành bầu Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh, thay ông Hoàng Ngọc Đường nghỉ hưu. Với 100% số phiếu, ông Lý Thái Hải đã trúng cử chức vụ Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn khóa VIII, nhiệm kỳ 2011 - 2016.[5][6]

Ngày 17/10/2015, Đại hội đại biểu Đảng bộ tỉnh Bắc Kạn khóa XI, nhiệm kỳ 2015 - 2020 đã bầu Lý Thái Hải tái đắc cử chức vụ Phó Bí thư Tỉnh ủy.[7]

Ngày 24/6/2016, Hội đồng nhân dân (HĐND) tỉnh Bắc Kạn đã họp kỳ thứ nhất, bầu Lý Thái Hải, Phó Bí thư Tỉnh ủy, Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn khóa VIII, nhiệm kỳ 2011-2016 tái đắc cử Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn khóa IX, nhiệm kỳ 2016-2021 với 100% số phiếu tán thành.[8]