Lý Tư là người đất Thượng Sái thuộc nước Sở. Ông sinh ra vào thời Chiến quốc thất hùng. Ông và Hàn Phi đều là học trò của Tuân Tử. Thời trẻ, Tư làm viên lại nhỏ ở quận, là thư ký quản lý văn thư của xã. Theo bộ Sử ký do thái sử đời Tây Hán Tư Mã Thiên biên soạn, Lý Tư bắt đầu nuôi ý chí làm chính trị khi ông nhìn thấy ở nơi ông làm việc, trong nhà xí có con chuột toàn ăn đồ ăn bẩn, rất sợ gặp người và chó; trái lại, con chuột ở nhà kho thì tha hồ ăn lúa, không sợ bị người và chó thấy. Lý Tư mới than: "Người ta hiền tài hay kém cỏi chẳng qua cũng như con chuột kia, đều là nhờ ở hoàn cảnh đấy thôi".

Sau đó, Lý Tư đến Tam Lăng (ngày nay là thị trấn Tam Lăng, huyện Thương Sơn, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc) theo học Tuân Tử. Tuân Tử là một thầy giáo Nho học, trong sử sách còn gọi ông là Tuân Khanh, hoặc Tôn Khanh, Tuân Huống. Đến khi thành tài, Tư nhận thấy mình có theo vua Sở cũng không làm nên sự nghiệp gì, mà sáu nước đều yếu không có nước nào có thể giúp để lập công danh, chỉ có Tần cường thịnh nhất, nên Tư sang Tần. Tài năng của Lý Tư có nhiều mặt, không những về chính trị mà về văn học nghệ thuật ông cũng có tài hoa nhất định. Lỗ Tấn đã từng khen rằng "Văn chương đời Tần chỉ có mỗi mình Lý Tư". Về tính cách, Lý Tư có một chút tự phụ, đó là do người ta dựa vào "Tấm đá khắc chữ trên đài lang Nha" đời Tần có nét bút viết của ông:"Sau khi ta chết khoảng 530 năm có người nào thay được ta". Nhưng làm chính trị mới là niềm đam mê thực sự của ông.