李霞卿，艺名李旦旦，1911年出生于广东海丰一个富有革命传统的富商家庭。李霞卿父亲李应生是位爱国志士。1911年10月25日，李应生和胞弟李沛基炸死了清朝驻广州军队的头领凤山将军，为革命军攻占广州立下头功。李霞卿的祖母徐慕兰就是中国近代著名事业家徐润之侄女，女革命家徐宗汉之胞姐。父亲曾在上海法国租界巡捕房中担任高级翻译。童年时，随父到过欧洲，学过法语。回国后在香港及上海中西文学校读书，精通英语。受家庭的影响和东西方文化的熏陶，她思想活跃，爱好多样，胆识过人。
1926年，其父在上海与他人共同组建上海民新影片公司。她年仅14岁便以李旦旦的艺名从影。在民新影片公司拍摄的第一部影片《玉洁冰清》中担任女主角的妹妹，演出很成功。此后，在《和平之神》、《海角诗人》、《天涯孤女》、《五女复仇》、《西厢记》、《木兰从军》等影片中担任主角或重要配角，成为名噪一时的影星。
1929年，民新影片公司并入华联影片公司后，她便结束影星生涯，和新婚丈夫一道去欧洲，先在英国一间私立学校读书，后入瑞士日内瓦康塔纳飞行学校学飞行。
1935年转到美国奥克兰波音航空学校深造。在名教练指导下，她刻苦学练，很快掌握各种复杂的飞行技术。1935年5月15日，她在奥克兰机场上空练习难度较大的翻筋斗飞行，因座椅皮带松开，突然把她抛出机舱之外。在危急时刻，她冷静果敢，迅速打开背上的救生伞，降落在附近的旧金山海湾里，为美国海军救出，在美国轰动一时。她因此成为美国妇女航空协会会员，并加入卡特皮勒飞行俱乐部。她在美国飞行界成名之后，仍不忘爱国。同年12月，归国到上海。后到香港西南航空公司任见习驾驶员，不久辞职返沪。
1936年，她在上海作精彩的飞行表演，引起轰动。同年，她又在国内作了从上海到湛江、北平到成都的两次长途飞行。
1937年8月，“八一三”淞沪抗战爆发，战火烧到家门口，她亦被卷进抗日救亡的洪流之中。先后在救护学校和难民营工作。
1939年初，应美国援华药物局的邀请，她驾驶“新中国精神号”的单翼轻型飞机，访问纽约、华盛顿、巴梳、圣地亚哥、盐湖市、洛杉矶等大中城市，开展广泛的国际援华抗日活动。每到一处，都受到华侨和当地友好人士的热烈欢迎。
1940年，她驾机飞往南美洲一些国家进行抗日宣传募捐。在秘鲁，她驾驶军用飞机作了长达1个小时的飞行表演，募捐4万元。秘鲁航空部长前往观看，为她的演技拍手叫好，并赠给她一枚航空金质徽章。1940年3月，美国《远东》杂志记者对她进行专访，问她驾机单独远飞是否是冒险的问题，她回答：“面对侵略，中国为了图存，我们正在忍受着苦难”。“所有的中国人，不论在国内或在世界各地，为了祖国，是很少想到危险的。”这些话，道出了她万里飞行的原因。
在抗战结束後，李霞卿到了香港，1960年中从香港迁居於美国，住在旧金山湾区，并於1998年辞逝於旧金山，享年86岁。
“李霞卿28岁时在一次募捐飞行表演中飞机失事，不幸罹难”的说法乃误传。