1956年毕业于西北农学院农田水利系并留校任教，曾留学前苏联莫斯科地质勘探学院水文地质工程地质系，攻读副博士学位。曾任西北农大副校长、干旱半干旱地区农业研究培训中心主任等职。1992年由西北农大调入西安地质学院（后并入长安大学），现任长安大学教授、博士生导师、国际干旱半干旱地区水资源与环境研究培训中心（中德合作）主任，兼任水利部地下水专家组专家、陕西省委省政府决策咨询委员会委员、陕西省计划委员会专家组专家、陕西省生态学会理事长、全国生态学会理事等。1991年获农业部授予的有突出贡献的中青年专家称号，同年开始享受国务院特殊津贴。1996年被评为西安市劳动模范，1997、1998年分别被评为陕西省师德标兵、优秀博士生导师，2001年被评为"全国优秀科技工作者"。

1964年，他提出了潜水井群非稳定渗流计算的“割离井法”理论及相应公式，后经深化研究使其成为能满足不同水文地质条件和水井不同运行方式的13种求解模型，为解决排灌井群工程设计中的重大难题做出贡献。20世纪70年代初，与其他同志合作，研制成功了一种适合于黄土渗流机理的黄土辐射井，该井型推广到十多个省区，打破了“黄土不能成为含水层”的传统认识，该项成果于1978年获全国科学大会奖；他还研究发明了排灌两用轻型井，获国家发明四等奖；由他主持的国家“七五”攻关项目“黄土高原综合治理定位试验---枣子沟试区建设”1993年获国家科技进步一等奖；1995年，李佩成主持完成了《群峪协井、两水并用、西安市中近期最佳供水方略》项目研究，其成果的应用使西安水荒得到缓解；1999年，由他主持与西安理工大学、西北农林科技大学有关专家教授合作，完成了《西安市供水水资源系统优化调配研究》，对西安市的供水水源及其优化调度进行了系统深入的理论和实践研究，被鉴定为国际先进水平；2003年元月4日，由他主持的国家重大项目《中国西北地区山川秀美科技行动计划》前期研究通过了科技部验收；现正主持国家重大项目《中国西北不同生态地域山川秀美试验示范区建设与重大科技难题研究》；他还为研究“重现八水绕长安盛景”；研究揭示人类活动、水体动态、生态环境变化与经济社会发展的“人--水--环--发的相互影响及最佳互动模式”而继续努力。

李佩成长期从事农业水土工程、地下水渗流、国土整治、水资源与环境等领域的教学、科研与工程实践。至今共获国家科技进步一等奖等省部级以上奖11项，著书13部，发表论文百余篇，培养博、硕士生近百人。1991年，获有突出贡献的中青年专家称号，同年开始享受国务院特殊津贴。1996年被评为西安市劳动模范；1997、1998年分别被评为陕西省师德标兵、优秀博士生导师；2001年被评为“全国优秀科技工作者”；2003年当选中国工程院院士；2004年被评为全国师德先进个人；2006年获全国科协授予的西部开发突出贡献奖。