李天于1938年10月2日出生在吉林省吉林市一个普通教师家庭。年少时就读吉林市德二完小，后直入吉林省实验中学初中部。1954年以优异的成绩考入吉林省实验中学高中部。1955年吉林省实验中学随省政府一起从吉林市迁至长春市。1957年高中毕业考入清华大学，1963年大学毕业，分配到沈阳市后塔湾驻地的中国人民解放军总字922部队（即现在601所）参加工作。从而踏上了航空科研事业的征程。都说“十年寒窗苦”，可对李天来说读书才是真正的快乐和幸福。
吉林沃土育秧苗，
长春攻读志自高。
清华水灌良才木，
塔湾启航步云霄。
吉林育苗
吉林省吉林市是中国北方著名的山水城市。城东有“左青龙”即龙潭山而卧；城西有“右白虎”即长白山盘踞；城南有“前朱雀”的朱雀山钟灵毓秀；城北有“后玄武”北山。松花湖若明珠，松花江似一条玉带，得天独厚的自然条件，使吉林市具备了独特的自然景观和人文景观，丰满、白山、红石三个水电站的建成，形成了“一江三湖”的美景，吉林雾松被誉为中国四大自然奇观之一。吉林市有“远迎长白，近绕松花”的地势，吉林市是一座拥有300年历史的古城。李天就出生在这座美丽的城市。
李天的祖父李茂林少年时在辽宁锦西读过私塾，青年时到吉林市创业经商，靠开杂货铺谋生，解放后停业在家。父亲李述彭毕业于伪满国高，在吉林市任中学语文教员，1957年由吉林市九中调到长春师范专科学校任语文教师，1970年退休，1994年病逝。母亲生有五个子女，李天是唯一的男孩，排行老三，很受宠爱，但母亲身体多病，于1948年病逝，李天在童年时失去母爱，他在祖父母的照顾下长大。李天的大姐李乃倩，毕业于哈尔滨外国语学院，毕业后任哈尔滨工业大学外语系英语教授。二姐李秀，1950年初中毕业后响应抗美援朝的号召而参军，分配到沈阳军区，1958年转业分配到北京一机部电器科学研究院，在工会工作。他的大妹李立，长春理工学院毕业后，分配到阜阳市科技局工作，1973年调到吉林省龙井市政府工作，1977年任龙井市政协副主席。他的小妹李云，大连工学院化工系毕业，毕业后分配到兰州有机化工厂任高级工程师。
母亲去世后，他的父亲于1950年冬天与吉林省实验初中的语文教师杨淑兰再婚，其继母杨淑兰又生有二女李扬和李绵，一子李伸，其继母所生的两个女儿初中毕业都赶上上山下乡成为知青，回城后李扬到吉林市皮革厂从工人作起，由于工作出色，后来提升为厂党委书记，李绵一直在吉林省教育学院财务处工作，李伸中学毕业到吉林市江北化工厂工作，后任工段长。
由于家里孩子多，其继母还要供养她的父母，全家靠他父亲一人工资养活，生活比较艰苦。1957年上大学时，李天是由已工作的姐姐供给其学费和伙食费，那时比较困难，1963年李天大学毕业后又接力供给妹妹念大学，直到小妹妹1967年大学毕业后家庭经济情况才有好转，由于家庭经济状况较差，使他养成了勤俭，节约的习惯，大学6年没有买过零食，在大学期间，他入学时买的一件蓝色棉衣一穿就是6年，除了伙食费，平常的花销就是买学习用的笔记本和参考书等。
李天的小学在吉林市德二完小读书，德二完小前身是毓文中学，吉林毓文中学坐落在吉林省吉林市松花江畔，居钟灵毓秀之地，占孔子所云“郁郁乎文”之势，其校名涵容了文化蕴藉。毓文中学始建于1917年，校训是：“敦品修学，达材成德。”毓文中学历史悠久，具有光荣的革命传统。我党老一辈革命家和著名学者马骏、楚图南、尚钺和郭沫若等曾在此执鞭就教。1927—1930年，朝鲜民主主义共和国原国家主席、朝鲜劳动党总书记金日成同志曾在这里读书并从事革命活动。1945年改为吉林市德二完小，到1964年，为纪念金日成在毓文中学的经历，经邓小平同志批示，吉林毓文中学恢复校名，旧址改为金日成同志读书纪念室，并在校园塑金日成半身像。1985年，政府又拨专款重塑金日成全身像。毓文中学与朝鲜平壤市彰德学校建立起友好关系。毓文中学被誉为中朝友谊交流的窗口、桥梁和纽带。
李天在小学时父亲经常教育他多读书，并将一些书籍借回家来让他看，包括古书《百家姓》、《三字经》和《千字文》等，不懂的地方父亲给他适当的讲解，“认真读书，诚实做人”这两句话使他永远铭记心间。通过对这些书的学习，使他养成爱读书的习惯。因为父亲知道他对算术感兴趣，常常将高年级算术书借回来给他看，因而，更使他对算术产生了浓厚的兴趣，四、五年级的算术应用题比较难，他除完成作业外，还做了大量的课外题，如“鸡兔同笼”问题、“水流”问题、“盈亏”问题等，不用解方程，而用算式求解。因为平时做了较多难题，有时老师在课堂黑板上写出一些难题，问谁能上来做这些题，李天经常自告奋勇上去解出，并能讲清楚为什么这样做，受到老师的夸奖，这更激起他对算术难题的兴趣，从四年级开始，每学期期末考试，他都排在前一二名。1951年他读六年级时，本应寒假毕业，但年初教育部决定将原为寒假毕业的学制改为暑假毕业，即小学应暑假升初中，读完六年级上学期就升中学。那年吉林市没有举行升学考试，而是采取保送方式录取，期末考试成绩前15名的同学可按志愿直接保送入初中，他以第一名的成绩保送到吉林省实验中学初中部。
吉林省实验中学位于北山下，当时教初中的老师大部分是大学毕业，有很多老师是从南方来的，他们教学非常认真，采取启发式教学，经常是边讲边提问，使学生的思维跟着老师走，培养学生勤于思考的能力，学校重视素质教育和全面发展教育，课外活动丰富多彩，夏天去北山上体育课，搞大型的攻山防守的军事活动，冬天有时到北山上滑雪课，有时在北山下一个冰封的湖面上滑冰和踢冰球。为了活跃文娱生活还经常举行歌咏比赛、诗歌朗诵与讲演比赛等。当时强调素质教育，德智体全面发展，在注重提高教学质量的同时，学校安排了很多课外活动，还成立了课外活动小组，李天的班主任老师是教生物的，老师让他参加生物组，每周活动一次，在活动组他们一起在温室里养小兔子，为上实验课做准备，还亲手进行果树的嫁接，把苹果树芽嫁接到海棠树上，两年以后当海棠树上长出苹果树枝时，看见自己的劳动成果，大家非常高兴，通过这些活动培养了初中学生对科学探索的好奇心和兴趣。儿时养成的读书习惯，使他在初中阶段更加热爱读书，他父亲又给他借了《太阳照在桑干河上》、《暴风骤雨》、《李有才板话》和《青春之歌》等中国现代文学名著和《钢铁是怎样炼成的》、《卓娅和舒拉的故事》和《青年近卫军》等外国名著，还有《三国演义》、《水浒传》等很多古典名著，他都认真阅读，其中对他影响最大的是《钢铁是怎样炼成的》的主人公保尔·柯察金的形象，他为保卫苏维埃政权而奋斗的英雄事迹以及与疾病作斗争的顽强毅力和高贵的品质，给他留下了深刻的印象。学校专门为此书还举行了读书报告会，号召大家向保尔·柯察金学习，让大家牢记作者奥斯特洛夫斯基的名言：“人生最宝贵的是生命，这生命属于每个人只有一次。人的一生应当这样度过：当他回首往事的时候，不因虚度年华而悔恨，也不因碌碌无为而羞愧。在临死的时候他能够说我的整个生命和全部精力都已献给了世界上最壮丽的事业———为人类的解放事业而斗争。”“不因虚度年华而悔恨”这句名言成了他和那代人的座右铭，成为他们学习和进步的动力。
上初中以后，李天家离北山下的实验中学有十几里路，每天要走四十多分钟，上学途中在临江门头道码头附近有一个文化馆，那是政府为人民群众提供阅报和借书的地方。他放学回家经过该文化馆时，经常进去看看报纸，那里报纸种类很多，有《东北日报》、《吉林日报》、《文汇报》、《人民日报》和《中国青年报》等，他最关注的是国家领导人的活动、名人消息及体育比赛等。有了这个文化馆使他养成了爱看报纸
和关心国家大事及关注体育活动的习惯，在体育比赛的报道中他特别爱看足球比赛的报道，当时是以各大行政区组队，如华北队、华东队、中南队和西北队等，其中东北足球队、解放军队和华东队比较强，东北队曾得过全国冠军，对足球、乒乓球等体育运动比赛的关心和兴趣，从初中、高中、大学一直到现在都没减退。有电视以后，他对足球和乒乓球的重要比赛实况转播经常是必看，那时这个文化馆可谓是他关心国家大事和阅读报纸的启蒙地。
初二暑假时，除了完成作业和阅读课外书外，还练习跳高及短跑，因没有场地，他就发动几个同学，在一广场空地附近挖了一个小沙坑，从松花江边背来沙子，还自己动手做了支横杆的架子，就这样因陋就简地完成了“跳高场地建设”，大家很高兴，每天做完作业就跑到那里进行比赛，看谁跳得高，玩得很开心。早晨几个同学还在马路上进行百米赛跑比赛，暑假玩得非常高兴，暑假结束了，身高长了近10厘米。
李天回忆中学时代的学习生活，感慨地说，现在中学生太苦了，假期既要补课，又要学琴、学画画，学英语，时间排得满满的，根本没有玩的时间，把孩子都学傻了，严重地影响了青少年的全面发展和成长。而他们那时强调德智体全面发展，课外时间较宽余，可以按自己的兴趣去做自己喜爱的事情，如读课外书、锻炼身体、参加各种活动，扩大了眼界和提高了素质，使他们快乐成长，为未来发展打下了坚实的基础。现在的中小学学生负担太重，自由活动时间太少，限制了青少年的个性发展，应引起人们的重视，青少年是我们国家的未来希望，应该给这些孩子宽松的学习环境和氛围，使他们能健康茁壮地成长。
1954年他以全校第二名的优异成绩考取吉林实验中学高中部。他是高一（2）班的班长，当时吉林省实验中学位于吉林北山下，风景优美，他们每天都要跑步到北山锻炼身体，冬天时在北山山坡上滑雪，在那里的课余生活丰富多彩。吉林省实验中学，是一所闻名全国的重点中学，是吉林省教育系统的示范校、教育教学改革的实验校，是省教育厅直属的省首批办好的重点中学。学校于1948年建于吉林市，1955年随吉林省人民政府从吉林市迁到长春市。