본관은 우봉(牛峰). 호는 두계(斗溪·杜桂). 경기도 용인 출생. 충청도 수군절도사 이봉구(李鳳九)의 아들이다.
어려서 한학을 수학하고 서울로 올라와 중동학교(中東學校)를 졸업했다. 1912년 보성전문학교 법률학과에 입학해 3년 과정을 마쳤으며, 이어 일본 와세다대학[早稻田大學]에 진학, 고등예과(高等豫科)를 거쳐 1919년 문학부 사학급사회학과(史學及社會學科)를 졸업했다.
당초 서양사를 전공할 생각이었으나 한국사 연구의 필요성을 통감해, 「고구려 대수당전쟁(對隋唐戰爭)에 대한 연구」를 졸업논문으로 제출했다. 당시 교수였던 요시다 도고[吉田東伍]와 쓰다 소키치[津田左右吉]에게 학문적 영향을 받았으며, 이케우치 히로시[池內宏]로부터는 훗날까지 상당한 도움을 받았다.
대학 졸업 후 곧 귀국해 약 7년간 중앙고등보통학교에서 지리·역사 및 영어를 가르쳤다. 이 무렵 문학동인지 『폐허(廢墟)』의 창간에 동참했다. 뒤이어 조선사편수회 촉탁(1925∼1929), 중앙불교전문학교 강사(1933∼1946), 이화여자전문학교 강사(1941∼1943)를 역임했다.
강의와 한국사 연구를 계속 진행해 유학사(儒學史)·지리도참(地理圖讖) 및 고대사(古代史)와 관련한 논문을 『사학잡지(史學雜誌)』를 비롯한 여러 일본 학술지에 발표했다.
1934년 한국의 언어·문학·역사·민속·미술을 연구하는 한국인 학자들과 함께 진단학회(震檀學會)를 창립하고 『진단학보』를 간행했다. 이 때 발기인은 이윤재(李允宰)·조윤제(趙潤濟)·손진태(孫晉泰)·이상백(李相佰) 등이었다.
『진단학보』는 국문으로 된 최초의 학술지로, 1943년 학회활동을 중단하기까지 14집을 간행했으며, 그는 편집과 재정을 맡아 「삼한문제(三韓問題)의 신고찰(新考察)」을 비롯한 새로운 논문들을 이 잡지를 통해 발표했다.
1945년 해방이 되자 진단학회를 재건하고, 국어와 국사분야 중등교원의 양성을 위해 임시교원양성소를 설치했다. 1946년 서울대학교가 개교될 때에는 문리과대학과 사학과 창설에 참여하기도 했다.
또한, 교수로 활동하며 정년퇴임까지 16년간 도서관장·박물관장 및 대학원장(1954∼1961)의 보직을 역임했다. 1950년 한국전쟁이 발발하자 국방부 전사편찬위원장에 피임되어 4년 간 복무했으며, 1952년 서울대학교에서 문학박사 학위를 받았다.
1960년 4·19혁명으로 과도내각이 구성될 때 문교부 장관에 취임했으며, 같은 해 학술원 회장에 피선되어 1981년까지 재임했다.
1962년 서울대학교 명예교수로 추대되었고, 이후 성균관대학교 교수로 초빙되기도 했다. 민족문화추진회의 발족에 참여해 부회장과 이사를 거쳐 1982년 이사장에 취임해 한국 고전(古典)의 국역과 편찬사업을 활발히 진행했다.
그 밖에 고등고시위원, 서울특별시시사편찬위원회 위원, 국사편찬위원회 위원, 동아문화연구위원회 위원장, 교육헌장심사위원, 국토통일원 자문위원, 국정자문위원으로도 활동했으며, 율곡기념사업회 이사장, 송산학원(松山學園) 이사장, 고려대학교 교우회장에 추대되기도 했다.
한편, 일본·중국과 구미(歐美) 여러 나라의 학계를 시찰하며, 미국역사학회 명예회원, 브라질학술원 명예회원에 위촉되었고, 미국 프린스턴대학에서 명예문학박사 학위를 받았다.
1953년 진단학회가 재정비됨에 따라 이사장에 선임되어, 이후 사망할 때까지 평의원회 의장으로서 진단학회를 이끌었다.
저술활동으로는 1948년 『조선사대관(朝鮮史大觀)』을 출간한바 있는데, 이 책은 1954년 『국사대관』으로 증보되었고, 한국사를 다룬 본격적인 개설서로 학계에 큰 영향을 미쳤다고 평가받는다.
이후 진단학회가 편찬한 『한국사』 집필에 참여해 1959년 고대 편과 1961년 중세 편을 저술했다. 한편 지리도참에 대한 연구 성과를 1948년 『고려시대의 연구』로 정리, 간행해 박사학위 논문으로 제출했다.
그리고 가장 큰 관심을 기울인 고대사 분야에서는 역사지리(歷史地理)에서부터 국가의 기원과 사회제도에 이르기까지 연구영역을 확대해 나갔다. 1976년 간행된 『한국고대사연구』는 그간의 연구 성과를 모두 집성한 책이라고 할 수 있다.
또한, 『삼국사기』에 대한 역주작업을 진행해 1977년 『국역 삼국사기』를 출간했고, 일찍이 많은 관심을 기울였던 유학사에 관해서는 여러 논문을 발표하며 개설서 저작을 준비해 1957년 등사본으로 『자료한국유학사초고(資料韓國儒學史草稿)』를 펴냈다. 이 책은 수정증보 과정을 거쳐 1986년 『한국유학사략』으로 공간되었다. 그리고 한문으로 된 이 책의 국문판인 『한국유학사』를 1987년 출간함으로써 유학사에 관한 연구를 마무리 지었다.
그 밖에도 1956년 간행된 『두계잡필』을 비롯한 많은 저서가 있고, 평생 발표한 논문은 약 100여 편에 이른다. 사학자로서 실증적·객관적 방법을 중시하는 실증사학(實證史學)을 뿌리내리게 함으로써 한국근대사학의 성립에 선구적 구실을 했다고 평가받는다.
이러한 그의 학문적 업적을 기리기 위해 진단학회에서는 1980년 ‘두계학술상’을 제정해 매년 수여하고 있다. 1989년 사망했다.
상훈으로는 1954년 금성무공훈장, 1955년 서울시문화상, 1956년 대한민국학술원상, 1962년 국민훈장 무궁화장, 1977년 인촌문화상, 1979년 5·16민족상 등이 있다.

출처/한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원