李世燕教授主要从事凝聚态物理实验研究，擅长关联电子材料的极低温输运及热力学性质测量，其研究组是国际上少数几个能利用极低温热输运手段来探测超导体超导能隙结构和量子磁体中低能磁激发的研究组之一。他在超导体、量子磁体、拓扑材料等方面做出了多项具有国际前沿水平的工作，主要成果有：阐明了巨热电材料Na_0.7CoO₂的基态是费米液体；首次观察到温度的三次方依赖关系的反铁磁自旋波热输运行为；对铁基超导体超导能隙的系统研究，例如发现重度空穴掺杂KFe₂As₂的超导能隙有节点；发现重费米子超导体Ce₂PdIn₈在上临界场Hc₂处的量子临界点及有节点的超导能隙；通过分析低温强场下磁阻的量子振荡现象来展示Cd₃As₂中确实存在三维Dirac半金属相，并观察到其在室温下的线性磁阻行为，以及高压下的超导现象；揭示第二类外尔半金属WTe₂中存在四个主要量子振荡频率及压力对其大磁阻的压制效应；阐明拓扑近藤绝缘体SmB₆体内不存在电中性费米子激发；发现自旋液体候选材料YbMgGaO₄中没有自旋子热导率贡献、基态很可能为自旋玻璃；发现金属插层的FeSe中存在本征的分立超导相；否定了三角格子有机材料EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2中存在高度巡游的自旋子。至今共发表SCI论文140余篇，其中Physical Review Letters 19篇（第一作者和通讯作者共14篇），Physical Review X 5篇（通讯作者3篇），Nature子刊8篇（通讯作者3篇），PNAS两篇，JACS两篇，iScience一篇，论文共被引用5500余次。
        李世燕于1997年在中国科学技术大学物理系获得学士学位，2002年在中国科学技术大学陈仙辉教授的指导下获得博士学位，之后他在加拿大多伦多大学/Sherbrooke大学Louis Taillefer教授的实验室进行了四年半的博士后研究，2007年5月回国加入复旦大学先进材料实验室任研究员，2008年获教育部“新世纪优秀人才”和上海市“浦江人才计划”支持，2010年被聘为“上海市高校特聘教授”（东方学者），2012年被聘为复旦大学物理系“谢希德”青年特聘教授，2014年获上海市“东方学者跟踪计划”支持，2014年获国家自然科学基金委员会优秀青年科学基金支持，2015年获“上海市优秀学术带头人计划”支持，入选教育部2019年度国家重大人才工程，2024年被聘为复旦大学物理系“谢希德”特聘教授，2015年获得马丁• 伍德爵士中国物理科学奖（Sir Martin Wood China Prize），2016年起担任应用表面物理国家重点实验室常务副主任。2007年起担任中国物理学会低温物理专业委员会委员，2017年被聘为中国核学会锕系物理与化学分会第一届理事会理事，2018年起担任中科院物理所超导国家重点实验室学术委员会委员，2018年起担任《低温物理学报》编委，2019年起担任Frontiers in Materials期刊Quantum Materials领域的Associate Editor。