Em primeiro lugar, convém referir que ambas as formas verbais elencadas pela consulente se encontram no infinitivo pessoal (Lindley Cintra, Celso Cunha, Nova Gramática do Português Contemporâneo, pp. 391-392) ou infinitivo flexionado (Mateus e outros, Gramática da Língua Portuguesa, p. 440).

Exemplos de infinitivo impessoal ou não flexionado: cantar, vender, partir, sentir.

Deste modo, a diferença residirá no facto de o referido verbo se encontrar (ou não) na sua forma pronominal. De facto, se atentarmos nos dois enunciados, reparamos que, no primeiro caso – sentirmos –, o verbo é usado na forma simples, enquanto, na segunda ocorrência – sentirmo-nos –, é utilizado na forma pronominal (cf. Cintra e Cunha, op. cit., p. 405).

Assim, e no que diz respeito à questão concreta da consulente, direi que, neste enquadramento específico, a formulação correta corresponderá efetivamente à segunda proposta – «Ao lermos um livro, tendemos a sentirmo-nos [= a nós próprios] na pele de uma personagem» (cf. Dicionário Priberam).

Finalmente, valerá a pena dizer que, num outro tipo de enquadramento da mesma frase, seria possível utilizar o referido verbo numa aceção transitiva direta (isto é, verbo + complemento direto), ex.: «Ao lermos um livro, tendemos a sentir(mos) a pele de uma personagem». Porém, neste caso, o valor semântico do enunciado seria, como é fácil de constatar, bastante diferente daquele que é proposto pela estimada consulente.