李小双1989年进入中国体操队，1983年-1989年间，因身体条件并不出众，他曾三进两出国家队。1990年北京第11届亚运会上，李小双一举夺得团体和自由体操金牌，全能铜牌。声名鹊起。1992年，在第25届巴塞罗那奥运会上，他获得自由操金牌，男团银牌和吊环铜牌，成为中国体操男队的领军人物；1994年和1995年两届世锦赛，他是团体冠军的主力队员，并夺得1995年世锦赛个人全能冠军，成为第一位夺得世锦赛个人全能金牌的中国选手；

　　1996年他在亚特兰大第26届奥运会上再次夺取个人全能金牌和自由体操银牌，并与队友合作获男子团体银牌。1992-1996年他被评为全国十名最佳运动员之一，并三获体育运动荣誉奖章。2002年1月退役后的李小双在湖北仙桃创办体操学校。他的座右铭是：信心就是胜利。