1963年8月生於香港，1974年移民美國。1982至84年間在紐約大學電影系進修，但未有完成課程。1983年，香港導演張婉婷到紐約拍攝《非法移民》，李巨源當上副導演，並客串演出一個角色。其後，在香港做過張堅庭《天使出更》、陳友《兩公婆八條心》的副導演。1986年，張堅庭在加拿大拍攝《過埠新娘》時，李巨源是他的副導演。1995年至99年間在台灣先後擔任TVBS節目《一FOOL當關》、《好萊塢故事》及滾石音樂頻道的主持人與單元編導、中天電視《笑儡布袋戲》編導、超級電視情境喜劇《蝴蝶養貓》編劇。

李巨源唸大學時就認識當時讀研究生的李安。1990年李安在紐約拍攝《推手》，李巨源順理成章擔任李安副手。李安後來拍攝《喜宴》、《臥虎藏龍》、《色·戒》等片時，李巨源都有助一臂之力。1998年，李巨源終於當上導演，執導了諷刺台灣政壇的處女作《為人民服務》，獲邀參加夏威夷國際電影節，並獲選台灣公視經典電影系列。蟄伏十年之後，李巨源邀得內地著名演員孫紅雷，演出諷刺中國大陸時弊的《窈窕紳士》。