2016年：青年赛时期

2016年7月，李梓嘉代表马来西亚参加泰国曼谷举办的亚洲青年羽毛球锦标赛，在男单四分之一决赛中以1-2（22-20、11-21、15-21）不敌台湾选手李佳豪。同年9月，他出战波兰羽毛球国际赛，在男单准决赛以0比2（16-21、15-21）败给赛会4号种子、印度名将沙鲁巴·维尔马。同年11月，他代表马来西亚参加西班牙毕尔巴鄂举行的世界青年羽毛球锦标赛，以次号种子身份出战男单比赛，在半决赛以0比2（18-21、19-21）负于印尼选手奇科·奥拉·德维·瓦多约，获得季军。

2017年：波兰羽毛球赛夺首冠

同年9月，李梓嘉出战波兰羽毛球国际赛，在男单决赛以2比0（21-17、21-16）击败队友兼赛会二号种子宋浚洋，赢得成年组赛事冠军，亦是他首个国际系列赛男单冠军。李梓嘉在赛后表示此为他一年前加入国家队后的首个国际赛冠军，并希望接下来能够持续收获更多冠军宝座。同年10月，李梓嘉征战碧特博格羽毛球黄金大奖赛，在男单准决赛以0比2（11-21、12-21）不敌丹麦选手拉斯穆斯·杰姆克，止步4强。

2018年－2019年：台北公开赛夺冠、首战世锦赛、东运会金牌

2018年2月，李梓嘉代表马来西亚参加该国举办的亚洲羽毛球团体锦标赛，助球队赢得男子团体季军。同年10月，他出战中华台北羽毛球公开赛，在男单决赛以2比1（21-17、16-21、21-11）击败日本名将武下利一，是他首个超级300赛男单冠军。

2018年11月，李梓嘉出征韩国羽毛球大师赛男子单打项目，在半决赛中对垒泰国选手西蒂空·塔马辛，唯后者因脚踝受伤退赛，李梓嘉再次闯进超级300赛决赛。决赛对战中，他以0比2（16-21、11-21）不敌东道主选手兼赛会头号种子孙完虎，屈居亚军。

2019年8月，李梓嘉出战在瑞士巴塞尔举行的世界羽毛球锦标赛男子单打项目，从64强起一路战胜巴西选手伊戈尔·科埃略·德奥利维拉、中国选手陆光祖以及日本选手西本拳太闯进八强，最后以0比2（12-21、8-21）败给同样来自日本的桃田贤斗，止步八强。

2019年12月，李梓嘉出战东南亚运动会羽毛球比赛男子单打项目，先是在半决赛以2比0（21-12、21-9）拿下泰国选手西蒂空·塔马辛，后在决赛对垒新加坡选手骆建佑也同样以2比0（21-18、21-18）克敌，让马来西亚阔别四年再次夺下此赛事男单金牌。李梓嘉也是继张崴烽后第五位夺下东南亚运动会羽毛球比赛男单金牌的马来西亚选手。

2020年－2021年：泰国三站赛表现欠佳、全英赛登顶、出征奥运

2020年1月至3月，李梓嘉分别参加了马来西亚羽毛球大师赛和全英羽毛球公开赛，两场赛事皆以栽在半决赛告终。之后，因2019冠状病毒病肆虐导致众多比赛取消，世界羽联额外举办了YONEX泰国羽毛球公开赛和TOYOTA泰国羽毛球公开赛，以决定在泰国举行的世界羽联世界巡回赛总决赛的参赛资格。YONEX泰国羽毛球公开赛中，李梓嘉以八号种子身份参赛，他在首轮先以2比1逆转印度的普兰诺伊·哈塞纳·苏尼尔·库马尔、他的次圈对手同样是来自印度的斯里坎特·基达姆比但由于基达姆比未表明原因退赛让李梓嘉顺利晋级八强。八强赛上，李梓嘉面对的是中华台北的周天成，李梓嘉经过43分钟激战最后以0比2不敌对手淘汰。一星期后举行的TOYOTA泰国羽毛球公开赛中，李梓嘉在首轮中便以1比2败给印度的萨米尔·维尔马。经前两场赛事后，李梓嘉最终在巡回赛的排名积分第八获得世界羽联世界巡回赛总决赛的参赛资格。他与中华台北的周天成、丹麦的安赛龙以及印尼的安东尼·西尼苏卡·金廷被分配至A组。最终，李梓嘉在小组赛中皆不敌三位对手垫底，无缘晋级半决赛。由于泰国三场赛事的表现欠佳，李梓嘉遭到马来西亚网民的质疑，对此李梓嘉表示自己没有任何后台能够走到至今全都是靠自己争取过来的。

2021年3月，李梓嘉代表马来西亚参加全英羽毛球公开赛，在复赛对决日本选手、赛事头号种子桃田贤斗，成功以2比0（21-16、21-19）首次击败桃田贤斗进入四强，同时打破两人自2017年捷克公开赛第一次交手以来六连败的颓势。半决赛中，李梓嘉再以2比0（21-13、21-17）两局直落力克荷兰选手马克·卡尔尤，首次闯入决赛，为大马第七位打进全英决赛的男单选手。李梓嘉在决赛迎战丹麦卫冕冠军、世界排名第二的维克托·阿萨尔森，历经74分钟鏖战后以2比1（30-29、20-22、21-9）击败对手，成为第六位赢得全英赛男单冠军的大马球员。

同年7月，李梓嘉代表马来西亚参加2020年夏季奥林匹克运动会羽毛球比赛男子单打项目，先在小组赛分别拿下乌克兰选手阿提姆·波奇塔列夫与法国选手布里斯·利弗德斯，挺进16强。16强赛上，李梓嘉硬撼卫冕奥运冠军谌龙，以1比2（21-8、19-21、5-21）败下阵来，结束生涯首届奥运之旅。

2021年9月起，李梓嘉与马来西亚国家羽毛球队一起开启由苏迪曼杯为首的三个月征途。李梓嘉作为马来西亚头号男单将担任苏迪曼杯和汤姆斯杯的队长，在苏迪曼杯小组赛中马来西亚与埃及、英格兰以及日本被分配至D组。马来西亚首组对手为英格兰，李梓嘉对垒世界排名第202位的约翰尼·托朱森，他以直落两局拿下对手为马来西亚贡献男单一分，最终马来西亚以3比2拿下英格兰，斩获小组赛的首胜。马来西亚的第二组对手为埃及，李梓嘉并未在此对战中出场但马来西亚还是以5比0勇夺小组赛的第二场胜利并将于同样获得两胜的日本争夺小组正盟。李梓嘉将面对世界排名第一、两届世锦赛冠军的日本头号男单桃田贤斗的挑战，李梓嘉尽管顽强抵抗但还是以两局不敌对手未能为大马夺下男单一分，最后马来西亚以1比4败给日本，以小组副盟的身份晋级八强。八强赛上，马来西亚将面对在C组拿下正盟的印尼，李梓嘉将对垒刚在2020年夏季奥林匹克运动会羽毛球男子单打比赛摘下铜牌的安东尼·西尼苏卡·金廷，李梓嘉以两局（21比11、21比16）赢下比赛，马来西亚也以3比2击退印尼闯进四强。四强赛上，马来西亚再次对上日本，在大马以0比2的落后下，李梓嘉再次硬碰桃田贤斗，这次李梓嘉以直落两局击败桃田贤斗力拒小组赛吞败一幕重现为大马拿下首分。虽然经历了李梓嘉的力挽狂澜，马来西亚还是以1比3不敌日本，阔别12年后再次夺得苏迪曼杯季军。

经过苏迪曼杯一役后，马来西亚国家队转战在丹麦因2019管状病毒疫情而延期至10月举行的汤姆斯杯，马来西亚与加拿大、英格兰以及日本被分配至D组。英格兰后因多名世界排名较高的球员受伤无法派出一支有竞争力的队伍而选择退赛使得D组仅有三组国家队比赛。马来西亚首轮对垒加拿大，李梓嘉将与加拿大的头号男单杨灿一较高下，他以直落两局结束比赛为马来西亚拿下首分，马来西亚也以5比0横扫加拿大并将再次与日本争取小组正盟。李梓嘉再度面对在苏迪曼杯战胜过桃田贤斗，双方激战80分钟后，李梓嘉先盛后衰以1比2（21比15、12比21、21比23）遭到对手逆转，马来西亚也以1比4不敌日本位居副盟晋级四分之一决赛。四分之一决赛上，马来西亚对垒A组正盟的印尼，他再次迎战在苏迪曼杯八强赛上曾胜过的金廷，这次李梓嘉无法延续上一场对决的气势以两局不敌对手，马来西亚也以0比3遭到横扫，止步于四分之一决赛。

汤杯结束后，李梓嘉先是在欧洲连续参加了丹麦公开赛、法国公开赛以及在德国举行的海洛公开赛。丹麦公开赛中，他在八强赛上以两局19比21不敌新科奥运金牌、东道主的安赛龙。法国公开赛上，李梓嘉在首轮便遭新加坡的骆建佑爆冷淘汰。海洛公开赛中，李梓嘉一路杀进决赛，并在决赛中再度对战在法国赛淘汰自己的骆建佑。李梓嘉先是在首局以21比19拿下比赛，次局则由骆建佑以21比13拿下，第三局在进行到骆建佑以17比12领先时，李梓嘉因救球扭伤腰部而宣告退赛，虽然无缘在全英赛后的第二冠，但此亚军使得李梓嘉的世界排名达到第七创下生涯中排名新高。欧洲三站结束后，李梓嘉再转战在印尼举办的大师赛、公开赛和世界羽联世界巡回赛总决赛。印尼大师赛上，李梓嘉在首轮对垒丹麦的拉斯穆斯·杰姆克，因腰伤尚未痊愈，李梓嘉仅奋战13分钟后便宣告退赛。随一星期后的印尼公开赛，李梓嘉在首轮再次对垒杰姆克，虽然腰伤已恢复良好但他还是以1比2让对手逆转，再度止步首轮。随后，李梓嘉在2021年世界羽联世界巡回赛年总排名第二得以获得总决赛的参赛资格。小组赛抽签中，他与昆拉武特·威提讪、斯里坎特·基达姆比和小托马·波波夫被分配到B组，李梓嘉在小组赛中以三场全胜位居小组正盟晋级半决赛。半决赛上，李梓嘉将再次面对与他同组的昆拉武特·威提讪，他以两局18比21败下阵来，未能晋级决赛。

相隔一星期后，李梓嘉以六号种子的身份第二次出征在西班牙韦尔瓦举行的世界羽毛球锦标赛男子单打项目，他从64强起皆以三局拿下加拿大的詹森·安东尼·何舒、巴西的伊戈尔·科埃略·德奥利维拉、丹麦的汉斯-克里斯蒂安·索尔伯格·维汀哈斯闯进八强。八强赛上，他对垒的是同样来自丹麦的三号种子选手安德斯·安东森，双方在各获得一局的情况下，第三局以安东森11比1领先时，李梓嘉因脚踝受伤选择弃权，与上一届世锦赛一样止步于八强。