湖南祁阳县人，1927年5月出生于湖南省祁阳县第五区鸟江乡坳头村（今祁东县鸟江镇坳头村到老皂）一个贫苦农民家庭。父亲李映才、母亲廖氏，勤劳节俭，通情达理，劳累、穷苦一生，育有2男2女，李树森排行第三。父母于1947年、1948年先后病逝。

李树森家境十分贫寒，受尽欺压，平时寡言少语，但性格倔强，常愤世嫉俗，为人耿直，好打抱不平，深受邻里喜爱。在旧中国，穷苦农民养家糊口非常艰难，他年少时，无钱上学读书，常跟父亲在山塘里捞鱼虾，上山砍柴，再挑到30多里路远的归阳镇换些萝卜充饥。1940年5月，李树森刚满13岁，即帮当地一李姓富裕人家做长工，放牛、砍柴、挑粪、扮禾等，除吃残羹剩汤外，没有任何酬劳，稍不留意，还要遭打骂，受尽剥削压迫。1942年4月中旬的一天深夜，李树森怀着强烈的反抗精神，放火烧掉了这一富裕人家的柴草及两间猪栏，随即逃往外地躲藏。他哥哥李桥明亦被生活所迫，长年在外漂泊流离，给人干活糊口。妹妹几岁时被卖到桂阳县一户人家做童养媳。李树森一家人处在“年年难过年年过，岁岁辞贫岁岁贫，累断筋骨流尽泪，鬻儿卖女打长工”的苦难境况。这更激起了李树森对国民党统治的不满。

1942年6月，李树森回家看望父母。一天深夜，即被国民党兵团团围住，抓去当兵，父母哭天喊地，心疼李树森年仅15岁，个子矮小，尚未长大成人，乞求过两年再去当兵。穷凶极恶的国民党兵哪里肯听穷苦人家的呼救，即把李树森五花大绑强行抓去。李树森小小年纪便背井离乡，在国民党部队里受尽折磨，常受当官的打骂，有时还要受罚挨饿，他多次想逃跑回家，可是一直未成功。

1947年2月，李树森深明大义，随部起义，毅然在辽宁宽甸西北地区参加中国人民解放军东北边防军。在革命的军队里，他认真学习，政治思想觉悟不断提高。5月中旬，李树森转战长春、沈阳，参加我东北边防军对国民党军的夏季攻势作战，全军歼敌8万余人。9月中旬，李树森所在部队又发动秋季攻势，歼灭国民党军6.9万余人，攻克城市15座。12月15日，李树森所在东北野战军冒着零下30摄氏度的严寒，发动了为期90天的冬季攻势作战，至1948年3月15日共歼灭国民党军15.6万余人，收复城市18座。李树森在每次战斗中，都表现得十分英勇，多次受伤，多次受到部队首长的嘉奖。

1948年9月12日，李树森参加了著名的辽沈战役，他和战友们浴血奋战至11月2日结束，历时52天，我军共歼灭国民党军47.2万余人，解放了东北全境。

1948年11月13日，李树森所在的东北野战军所部改称中国人民解放军第38军。同年11月29日，第38军113师参加了驰名中外的平津战役，担任主攻天津的任务，我第38军率先突破天津城防，歼灭国民党军2.7万人，活捉天津警备司令陈长捷。至1949年1月31日，历时64天，我军歼灭和改编国民党军52万余人，解放了除绥远一隅和太原、新乡等少数孤立据点以外的华北全境。李树森在这次战役中，表现得英勇顽强，在前线作战曾两次几天几夜未合眼，服从指挥，冲锋在前，打死打伤国民党军17人。

1949年3月下旬，李树森随第38军113师作为第四野战军的先遣兵团开始自华北地区南下；4月20日，配合第二、第三野战军发起渡江战役；6月上旬，李树森随部渡过长江，又相继参加了宜沙、衡宝、广西、滇南等大小战役。在整个解放战争中，李树森随我38军南征北战，战斗得十分英勇顽强，多次受到部队首长的嘉奖。在衡宝战役胜利后，部队休整地点，离他家只有20多公里，他离开父母已有7年多，音讯全无，多么思念父母兄弟姐妹。后从一位亲戚那里得知父母均已病逝时，痛哭流涕，为了全国人民解放，他忍痛节哀，没有回家，随部队继续战斗。他在人民解放军部队里，认真学习，由不识字到能识2000多字，作战勇敢，团结协作精神强，深得领导信任。

朝鲜战争爆发后，李树森自愿报名参加了中国人民志愿军，担任电话员。

1950年10月19日晚，李树森随中国人民志愿军第38军113师通讯队秘密由吉林辑安（今集安）入朝，决心与广大战士一道同以美帝为首的“联合国军”展开一场轰轰烈烈的殊死较量。他先后参加了第一至第四次战役、1952年春夏巩固阵地作战和秋季战术反击战。他在第113师通讯队电话员这个神圣岗位上，清楚地见证了被号称“万岁军”的我中国人民志愿军第38军那令人难忘的战斗历程。

1950年10月25日7时许，113师江师长亲自守候在师部指挥所电话交换机旁。电话员李树森把军部战斗命令传达到各团。我军即与进犯的南朝鲜军第1师展开接触战并将其击退，就此揭开了抗美援朝战争序幕。28日，志愿军发起攻击，至29日晨将敌军大部歼灭，并对敌构成三面包围，把敌军打得只好南撤，李树森所在部队占领熙川阵地。11月1日黄昏，我志愿军发起总攻，“联合国军”西线部队在遭到我志愿军连续突击后，于11月3日开始全线撤退，志愿军随即转入追击作战。4日，李树森所在部队攻占军隅里东北龙登里、飞虎山等地。我军为保持主动，于5日停止进攻，结束西线作战。志愿军首战告捷，共毙伤俘敌1.5万余人。李树森在战斗中，冒着生命危险，穿梭在前沿阵地与指挥所之间，架设线路、检查和排除故障，保障了全师上下电话通讯畅通无阻，传话准确无误。

1950年11月下旬，我志愿军进入第二次战役。在朝鲜人民军配合下，将以美国为首的“联合国军”诱至预定战场后，对其突然发起反击。忙碌在电话交换台前的李树森将反击作战命令迅速准确地传达到全师官兵。21日，李树森随第38军进入作战出发地。24日深夜，月明星稀，前沿阵地上渐趋平静，李树森把潜伏出发的命令传达到先遣支队。随之我军一支近600人的队伍便冒着风雪严寒，踏着僵冻的土地，偷涉大同江，查明了敌纵深的兵力部署，并秘密潜入德川南边的武陵里，炸毁德川通往顺川、平壤的公路大桥。11月25日黄昏，一轮圆月升上夜空，天气特别冷。在阵阵松涛呼啸中，李树森和战友们乘敌立足未稳，首先对德川、宁远地区之南朝鲜军第7、第8两个师发起进攻。兵分三路，沿着人迹稀绝的崎岖山径，攀陡崖，越深涧，从兄弟峰、金谷德山一带悄悄地南下。第113师从东路古城江、新坪里涉过大同江，在行进中英勇作战，击破敌人的数处抵抗，一夜之间就顺利将南朝鲜军第2军团分割。26日晨我军占领了德川南边的左上里、遮日峰、济南里，截断了敌第7师南逃之路。激战到上午9时，我军攻占了德川城北、城东诸高地，将敌第7师主力5000余人，压缩在德川河谷一个只有十几平方公里的狭小地段。下午3时，我军发起总攻，经两个小时的战斗，部队利用敌我双方穿插一起，敌机难以分辨之机，向溃逃之敌猛打猛冲。全歼伪第7师师部及其所属5、8联队，驻南韩第7师以根波为首的美军顾问团共10人全部当了俘虏。是役共计毙伤俘敌3000余人，缴获火炮156门，汽车218台。是日19时，我军将敌第7师5000余人及第8师大部歼灭。27日早上的美国广播薪闻评论员惊呼：大韩民国第2军被歼灭，业已完全不复存在，再找不到该部队的痕迹。

德川、宁远战斗胜利后，志愿军总部命令第38军、第42军向西线之敌进行双迂回。李树森所在部队进行内侧迂回，插向价川、三所里，包抄美军第9军后方。27日黄昏，北风呼啸。李树森和战友们冒着严寒，不顾两天两夜行军作战的极度疲劳，按时出发。李树森仅背着一台报话机轻装前进，行军途中边走边打，一切都是在争分夺秒中进行，28日天明后进入敌方纵深。为迷惑美军飞机侦察，我军索性去掉伪装整队前进，被敌飞行员误认为是败退下来的南朝鲜军。28日8时，李树森所在部队经14小时强行军72.5公里，抢先于撤退之敌占领了平壤至价川公路的交叉点三所里，切断了美军第9军由军隅里经三所里向顺川逃跑的退路，震动了敌人的整个战线。志愿军调整部署，继续进攻。至29日晨，我第38军主力进至风鸣里，途中歼灭土耳其旅一部。李树森所在第113师在三所里打退美军骑兵第1师10余次冲击，又抢占龙源里，切断了美军第9军由军隅里通往顺川的另一条退路。至此，美军第9军第2、第25师，土耳其旅和美军骑兵第1师、南朝鲜军第1师各一部陷入志愿军的三面包围之中。29日，西线“联合国军”开始全线溃退；同时，急调美军骑兵第1师和英军第29旅各一部北援接应，猛攻我龙源里、三所里阵地。下午1时，龙源里战斗正在激烈进行，李树森接到一阵急促的信号声和呼叫声之后，第113师政委于敬山赶到报话机前回答志愿军总部的来电，接听彭德怀司令员的电话。对彭总的亲切关怀和勉励，李树森等电话员即刻传到各级指挥所，传到硝烟滚滚的战壕里……

彭总和战士们的心，紧紧连在一起了。同志们奔走相告，斗志倍增。他们打退了美军一次又一次进攻。敌铁骑兵5个营在龙源里一天的蠕动，损兵折将，叫天呼地，毫无进展。

30日，李树森所在部队将南撤的美军第2师和土耳其旅拦腰截成数段。为集中主力围歼敌人，李树森火速传送出坚决阻击南逃与北援之敌的电令，我第38军主力速向113师靠拢；我西线各军在清川江畔西起新安州，东至军隅里、价川，南至龙源里、三所里地域展开了激烈的围歼敌人的战斗。敌人在大量飞机、坦克和炮兵掩护下对第113师三所里、龙源里一线阵地进行猛攻。作为电话兵的李树森也参加了堵击敌人的战斗，在随身携带的弹药多已用完的情况下，利用缴获敌人的武器与敌人搏斗，顽强地守住了阵地。12月1日，美军第9军从三所里、龙源里方向突围无望，为摆脱被歼灭的命运，丢弃坦克和汽车2000余辆和大量辎重，于8时掉头向西从安州方向突围。我军各部乘机各个歼敌，至19时战斗基本结束。我军经数日激战歼灭了南朝鲜军第2军第7、第8师以及土耳其旅大部，并给美军第2师以歼灭性的打击，重创美军骑兵第1师、第25师。共计歼敌2.3万余人，缴获与击毁各种炮500余门，坦克100余辆，汽车2000余辆，各种枪500余支。美军第八集团军司令沃尔顿·沃克中将也在仓皇撤退途中遇车祸丧生。12月6日第二次战役宣告胜利结束，彻底扭转了朝鲜战局，造成了美国新闻界当时惊呼的美国陆军史上最大的败绩。彭德怀司令员在接到战斗报告后，在嘉奖电报上特别写到：中国人民志愿军万岁！三十八军万岁！

1950年除夕17时，中朝人民军队全线发起进攻，并迅速突破敌人沿临津江、汉滩川及三八线预设的防御阵地，并继续向敌防御纵深发展。

1951年1月3日，中朝军队转入全线追击作战。李树森随第38军追至议政府东南水落山地区，击溃美军第24师第19团。战斗至1月8日，志愿军和朝鲜人民军已将联合国军和南朝鲜军队驱逐至北纬37度线附近的平泽、安城、堤川、三陟一线。

1月下旬，我军和朝鲜人民军为制止敌人攻势，争取时间等待后续部队到达，以进行反击准备，在三八线南北地区进行了第四次战役。1月25日，李树森所在部队负责在汉江南岸一线阻击向汉城进攻的美军第4军，顶住美第24师、骑一师、英第27旅等数倍敌人的攻击。敌人在炮兵、坦克和空军的掩护下分7路进攻，经十几昼夜，第38军重点扼守350.3高地和580高地，至2月16号38军付出极大的代价，胜利完成了阻击任务，敌人全线攻势减退，至此四次战役结束。李树森经历87天的第四次战役，他和战友们在艰难困苦的条件下胜利完成了防御任务，使我军赢得时间，掩护了战略预备队的集结，为进行第五次战役创造了有利条件。此次战役，我军共歼敌7.8万余人，使敌人平均每天要付出900人伤亡的代价，才前进1.3公里。

1951年，李树森随部队又参加了巩固阵地作战和秋季战术反击作战。4月15日、17日两次出击，歼敌4个排。4月15日至20日的6天中，在金城以东等地区击退敌军近10次进犯，共杀伤敌人100多名。9月18日至10月5日，李树森所在部队对美军防守目标7处、南朝鲜军防守目标11处进行反击。10月6日黄昏，李树森所在部队向铁原地区南朝鲜军第9师394.8高地发起进攻。占领阵地后，在394.8高地及其附近山岭与南朝鲜军反复争夺9天，战斗中南朝鲜军伤亡9400余人。

1952年6月，美帝终于抵挡不住中朝战士的凌厉攻势，节节败退，李树森所在的志愿军第113师乘胜追击。9月18日，我军开始在全线发起战术反击作战。李树森所在部队首先发动反击，对美韩军阵地发动猛烈攻击作战，攻克了敌军阵地，共歼敌8300余人。即日，第113师通讯队阵地遭到敌机的疯狂轰炸，正在紧张操作呼叫台的李树森不幸中弹受伤，满身流血，忍受创伤巨痛的李树森仍然咬紧牙关，坚守在电话机旁，颤抖的双手还在不停地操作，呼号声由强转弱，最后他终于昏倒在地，被抬往战地医院。经过医院近三个月全力抢救医治，李树森在12月的一天终因伤势过重，救治无效而光荣牺牲，年仅25岁。英雄的忠骨安葬在朝鲜黄海道长丰县盘岩洞区。

战后，中国人民志愿军第38军给李树森追记大功一次，国防部追认他为革命烈士。