李柏霄小时候比较叛逆。读初中时,在练长跑期间不幸把脚弄伤,导致无法考级。后来,在家人的安排下读了建筑,恰好又碰到同寝室的同学会弹吉他;之后,便开始同寝室同学组成搭档开始唱歌。
2011年,李柏霄在加入J-ONE男团后,推出同名专辑单曲《火热》,从而被观众熟悉。2013年,参加了湖北卫视真人秀节目《我的中国星》,凭借舞台的表现在总决赛获得全国亚军,从而获得更多关注;同年11月,亮相湖北卫视《我爱我的祖国》,并即兴为《我爱我的祖国》创作主题曲;此外,他还受邀参加沙宝亮演唱会和央视《中国好歌曲》。
2014年,李柏霄签约北京爱万宏大文化传播有限公司;之后,前往韩国,在其经纪公司爱万宏达与B&FEntertainment的联手培训下,进行演唱、舞蹈、造型、词曲创作等全方位的训练;同年8月27日,作为“湖北卫视《我的中国星》亚军”出席中韩电影节开幕仪式;同年11月21日,李柏霄首张迷你专辑歌曲《My Girl》及MV同步首发,并正式出道,其MV上线三天,点击量便过百万;之后,参加在河北体育馆举行的“塔坛巅峰之夜巨星演唱会“,并首度尝试“霄式”迷你唱法;同年,他还凭借专辑《MY girl》在北京“璀璨风尚盛典” 中获得“男人风尚年度风尚演唱新人”奖。
2015年1月12日,李柏霄歌友会在青岛举行;之后,与张承阳、吴建跃合作拍摄了由侯懿洋导演的校园青春悬疑励志偶像剧《背后的秘密》,在剧中饰演了男主角吴英帅;同年7月,与邹杨、谢佳妤等合作主演的爱情喜剧电影《玩的就是艳遇》上映。
2019年3月25日,发行单曲《DON’T CRY》。