李贤玉出生在黑龙江省牡丹江市的一个朝鲜族知识分子家庭，父亲是工程师，母亲是会计。1982年，17岁的她摘得黑龙江省高考理科“状元”，进入北京大学，攻读当时前沿的无线电物理专业。

值得一提的是，李贤玉考上北大时，还只是一名高二学生。

“1982年，读完高二的我既可以升高三，也可以直接参加高考。我想，反正要考的我都学完了，那就赶紧高考。我的自信是有基础的，在中学，我的全年级第一从没跑过。”李贤玉曾回忆。

“来到了北大，才发觉人外有人。”她刚到北大时“学习很吃力”，4年后，她在全班第一个获得本系硕士研究生保送资格。

1990年7月硕士毕业后，正值大学生留学热、经商热。一个偶然的机会，她随导师去看望原二炮部队的一位老领导。这位领导对她说：“像你这样掌握高新知识的年轻人，如果能到导弹部队工作，一定会大有作为的。”

随后她参军入伍，进入原二炮部队。

1991年，海湾战争中，信息技术展现了巨大的威力。当时，军队信息化建设还处于初始阶段，原二炮作战指挥还沿用“口令式”的“靶场模式”。

1992年，部队开始筹建第一套作战指挥自动化系统。时年28岁的李贤玉，成为科研团队里年龄最小的技术人员，承担了网络总体构建和实时数据传输两项攻关任务。

经过几年的努力，指挥自动化系统成型。1995年盛夏，原二炮奉命向某海域进行导弹发射训练，系统获得成功。当时一位军委首长对李贤玉连说了三个“不简单”。