在日本，李薇先是进入日本东京的国际学友会语言学校，专修了一年半日语。毕业后，她进了日本国立电气通信大学，学习管理工程学，后考入本校大学院的硕博连读课程。她的导师荻原洋太郎教授经常参加中日企业管理技术研讨会，他对中国很有感情，对中国留学生非常好，李薇得到了他的极大帮助。
在导师的带领下，李薇还做了大量中外管理技术对比的课题，学业上也取得了一些成果。1990年，李薇取得了管理工程学硕士学位。紧接着，她又开始攻读博士课程。
留学期间，李薇在日本著名的东芝工程公司实习了三个月。东芝公司良好的管理模式让她感受非常深刻。在那里，没有谁安排你、管着你，但每个人工作都非常专注认真，上班时间绝对没有上网、打私人电话的，员工们的工作很有条理，看起来好像很刻板教条，但效率特别高。李薇在东芝工程公司的工作主要是CAD，她画的图纸与三四个部门有关系，但工作永远不会弄乱。每天下班，每个员工要填表总结一天的工作，便于人家考察你的工作情况。这一段实习生活，对学习管理的李薇帮助很大。后来，她的毕业论文就是参考了在各实习公司收集的数据。李薇又去过一家日本有名的乐器音响设备公司工作。那里的工作气氛和东芝一样，高效紧张，到了下班时间，她看到人家都还在忙碌，也不好意思先走。
1992年，李薇在日本与几个留学生一起创办了一家计算机软件开发公司，为三井物产公司和日本电气公司等企业做外包业务，比如日文英文的自动翻译系统、电子地图以及地理信息系统（GIS）等业务，做一些管理方面的软件等等。其间她又在国内办了几个合资企业，如烟台裕立有机肥料厂、天津的蓝天高科技企业等等。