李明旭7岁时被选为游泳运动员，后续成为
河北省铁人三项队队员。2016年5月7日在铁人三项亚洲杯赛中，他获得第六名。2017年
中华人民共和国第十三届运动会上，李明旭获得男子个人决赛铜牌，并代表
河北足球俱乐部在团体赛中夺得亚军。2018年9月1日李明旭获得
2018年雅加达亚运会铁人三项男子个人赛季军。2021年9月17日李明旭在
中华人民共和国第十四届运动会铁人三项男子个人决赛中，以1小时52分24秒的成绩获得冠军。
李明旭在2017年获得中国国家体育总局授予的“运动健将”称号。2023年9月12日，
杭州第19届亚运会中国体育代表团名单公布，李明旭位列其中。10月2日，在杭州第19届亚运会铁人三项混合接力决赛上，李明旭协同队友
黄安琪、
范俊杰、
林鑫瑜助中国队获得银牌。
李明旭1998年2月26日出生于
保定市，从小李明旭接触过足球、乒乓球、羽毛球等多项运动，7岁时凭借优秀的运动天赋，被教练选为游泳运动员。
之后李明旭在市级
世界游泳锦标赛中多次夺冠，还获得过省级比赛200米蛙泳和1500米自由泳冠军。2014年李明旭被
河北省体育局自行车运动管理中心副主任赵国利选中，成为河北省铁人三项队队员。
铁人三项是将游泳、自行车和跑步这三项悠久历史的运动结合起来而创造的一项新型的体育运动项目。个人比赛按照游泳、自行车、跑步三个项目的顺序进行，运动员需要一鼓作气赛完全程。在训练过程中，教练组为李明旭制定了专门的训练计划。每次大运动量训练，他都要连续跑十六个1000米，中间只有不到10秒的
喘证时间，心率能达到每分钟200次左右。
2016年5月7日李明旭在
泰州市铁人三项亚洲杯赛中，获得第六名。2017年2月李明旭被中国国家体育总局授予“运动健将”称号。之后，他在同年9月3日
天津市武清区南湖公园举行的
中华人民共和国第十三届运动会铁人三项男子个人决赛中，以1小时50分零5.913秒的成绩摘得铜牌；并在9月4日该届
中华人民共和国全国运动会铁人三项混合接力赛决赛中，代表河北队以队伍1小时24分08秒467的成绩夺得亚军。
2018年，李明旭成为
北京体育大学体育休闲与旅游学院的一名学生。同年5月27日，
2018年雅加达亚运会铁人三项混合接力参赛资格选拔赛于当日举行，李明旭获得男子组第一名，根据选拔办法他获得了参加雅加达亚运会的名额。同年8月6日，李明旭入选第十八届亚运会中国体育代表团名单。
2018年9月1日，第一次参加
杭州第19届亚运会的李明旭以1小时50分49秒的成绩获得2018年雅加达亚运会铁人三项男子个人赛季军，仅落后冠军1分06秒。这是继上届亚运会
白发全获得第三名之后，中国选手在男子铁人三项赛上取得的第二枚铜牌；9月2日，李明旭代表中国队参加该届亚运会铁人三项混合接力赛，以团体1小时33分23秒的成绩位列第四，不敌
日本、
韩国和中国香港队。2019年5月18日，“足力健杯”
中国铁人三项联赛暨全国冠军赛
睢县站开赛，李明旭获得优秀男子组亚军。
同年12月，因为长期的高强度训练，李明旭的身体不可避免地出现了一些伤病，在专业人士的建议下，他暂停了一年的训练时间来休养，休养期间李明旭只专注于一件事，那就是认真完成教练组制定的每一堂训练课，然后做好课后的恢复与放松。
2021年4月10日中国铁人三项联赛暨全国冠军杯赛在江西
德兴市凤凰湖健康主题公园鸣枪开赛，最终李明旭将领先优势一直保持到了最后，以1小时53分17秒的成绩夺得男子优秀组冠军。同年9月17日，李明旭在第十四届
中华人民共和国全国运动会铁人三项男子个人决赛中，以1小时52分24秒的成绩获得冠军，这是他的首个全运会冠军。9月19日，第十四届全运会铁人三项混合团体接力比赛，李明旭与
黄安琪、张芦博、
路子清、张子、乔宁一荷6人组成的河北铁人三项队获得了第四名。
2023年4月8日，铁人三项
亚洲杯赛暨
中国铁人三项联赛江西德兴在江西德兴凤凰湖景区开幕，李明旭以1小时48分19秒的成绩不敌
瑞士运动员 Max Studer，最终获得亚军。
2023年6月29日，国家体育总局发布了《体育总局自剑中心关于铁人三项项目杭州亚运会参赛运动员选拔结果公示的通知》，李明旭在国家铁人三项队队委会拟定的参赛运动员名单中；9月12日，杭州第19届亚运会中国体育代表团成立大会在北京举行，中国体育代表团名单也随之出炉，李明旭位于该名单中。10月2日，在杭州第19届亚运会铁人三项混合接力决赛上，李明旭协同队友
黄安琪、
范俊杰、
林鑫瑜以1小时27分48秒的成绩获得银牌。
李明旭，中国铁三
新生代力量，后生无畏，后生可畏。—（中国铁人三项运动协会评）
李明旭的师哥是另一位铁人三项运动员
白发全（第十二届、十三届
中华人民共和国全国运动会男子个人决赛冠军），李明旭曾提及白发全是对他运动生涯影响最大的人，和他一起生活训练的过程，李明旭学习到了很多铁人三项的知识。