1984年，李曉波畢業於北京鋼鐵學院自動化專業，分配到太原鋼鐵廠工作。他長期在太原鋼鐵集團工作，歷任太鋼初軋廠技術員、副段長、調度室主任、副廠長，太原鋼鐵集團公司生產處副處長、處長，第七軋鋼廠廠長兼黨委書記，太原鋼鐵集團副總經理、總經理。

2008年4月，李曉波接替陳川平，出任太原鋼鐵集團董事長。2015年6月起，兼任中共太鋼黨委書記。他也曾經兼任太原鋼鐵集團旗下上市公司山西太鋼不鏽鋼股份有限公司董事長。

2018年1月，李曉波卸任太原鋼鐵集團董事長、黨委書記職務。1月13日，任山西省經濟和信息化委員會黨組書記。2018年1月，當選山西省政協副主席，晉升副部級。2018年10月23日，改任山西省工業和信息化廳廳長、黨組書記。2019年1月15日，兼任中共太原市委副書記，太原市人民政府市長。

李曉波於2008年和2013年兩次當選全國人民代表大會山西地區代表。
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