李炳寰自小即学英语，较早接触
西学。时湖南巡抚
陈宝箴创办时务学堂，
梁启超为中文总教习，先后录取学生总数仅有两百名左右，却培养出了一批杰出的人才，其中大多集中于第一班的四十人中。李炳寰以第一名成绩考入湖南时务学堂一期（蔡锷第二名），与蔡锷、
杨树达、
范源濂及同乡
田邦璇等同学，参与湘省维新事业。
1898年秋，政变发生，新政陆续停办，李炳寰离开时务学堂。1899年夏，他与唐才质、
林圭、
田邦璇等分批到达日本跟随
梁启超游学。1900年6月，李炳寰回到
长沙，入
黄忠浩所部威字营当兵。这时，
林圭正在汉口协助唐才质组织
自立军。他辞去黄军营差，参加
自立军。光绪二十六年(1900) 自立军准备在
武昌起义，因整机泄露案发。慈利县人
田邦璇(后军统领)、李炳寰(中军副统领)、汪楚珍(中军粮台)等殉难，并株连亲属
李树芳、李术寰、
吴恭亨等入狱。
湖南时务学堂的李炳寰、唐才质、
林圭、
田邦璇、蔡仲浩英勇就义，李年仅23岁。李炳寰就义后，其父
李树芳遭株连，11月中旬被清廷杀害。