Bác sĩ Lý Quốc Thịnh tốt nghiệp Y khoa tại trường Đại học Y khoa Phạm Ngọc Thạch năm 1996 và tiếp tục theo học lớp Định hướng chuyên khoa Gây mê hồi sức tại trường năm 1997. Sau đó, bác sĩ Thịnh theo học chuyên khoa Gây mê hồi sức tại Đại học René Descartes – Paris 5 năm 2001 và lấy bằng Thạc sĩ Y học vào năm 2006 tại trường Đại học Y Dược TP. HCM. Năm 2011, bác sĩ Thịnh tốt nghiệp sau đại học chuyên khoa Điều trị Đau của trường Đại học Paris VII và vừa hoàn tất chương trình đào tạo Chuyên khoa II chuyên ngành Gây mê Hồi sức tại Trường Đại học Y Dược TP. HCM.

Được biết đến là một trong những bác sĩ dày dặn kinh nghiệm, bác sĩ Lý Quốc Thịnh còn được đánh giá là một chuyên gia trong lĩnh vực gây mê hồi sức và điều trị đau. Trước khi gia nhập FV, bác sĩ Lý Quốc Thịnh đã làm việc 9 năm tại Bệnh viện Nhi đồng 1 TP. HCM và trở thành Phó khoa Gây mê Hồi sức từ năm 2003 đến năm 2007. Bác sĩ Thịnh cũng đã có thời gian thực hành nội trú hơn 1 năm tại khoa Gây mê Hồi sức Bệnh viện Robert Debré, một cơ sở y tế chuyên về Sản Nhi từ tháng 11 năm 2001 đến tháng 12 năm 2002. Tại Bệnh viện FV, bác sĩ Thịnh đảm nhiệm vai trò Phó khoa Gây mê Hồi sức và Điều trị Đau từ năm 2017.

Từ 01/01/2022, Bác sĩ Lý Quốc Thịnh chính thức đảm nhiệm vị trí Trưởng khoa Gây mê Hồi sức và Điều trị Đau thay thế cho Bác sĩ Nguyễn Thị Lam Giang.