李晟出身军伍世家，十八岁便投身军旅，随河西节度使王忠嗣征讨吐蕃，遇到一吐蕃猛将守城抵抗，杀伤大批唐军。王忠嗣大怒，招募军中善射士卒。李晟应召而去，一箭射死蕃将，三军振奋。王忠嗣厚加赏赐，抚着李晟的背，夸赞道：“真是个万人敌啊。”

大历十四年（779年），唐德宗继位，剑南节度使崔宁入京朝觐。吐蕃趁机进犯剑南，蜀中震动。唐德宗任命李晟为太子宾客，让他率神策军援救剑南。李晟取道漏天（在今四川雅安）、连取飞越、肃宁等城，横渡大渡河，斩杀吐蕃军一千余人。

建中二年（781年），魏博节度使田悦起兵叛乱，兵围临洺（治今河北永年）。李晟被任命为神策军先锋都知兵马使，与河东节度使马燧、昭义节度使李抱真合兵援救临洺。他在双冈（在今河北邯郸西北）大败魏军杨朝光部，并乘胜追击，与田悦战于临洺。当时战况激烈，唐军各部皆退却。李晟率部冲锋，踏着坚冰渡过洺水，横击魏军，使得唐军重新振作，合力击破田悦。

建中三年（782年），李晟又在洹水击破田悦，乘胜进军魏州（治今河北大名东北），因功被授为左散骑常侍、魏府左司马。当时，幽州节度使朱滔、成德节度使王武俊因不满朝廷封赏，遂与田悦勾结，并率军围困赵州（今河北赵县）。李晟建议联合义武节度使张孝忠，合兵攻打范阳（今北京），以迫使王武俊从赵州撤军。唐德宗允其所请，将莫仁擢、赵光铣、杜季泚等禁军将领调拨至李晟麾下，并加授李晟为御史大夫。李晟领军北进，果然逼得王武俊撤军退走。

建中四年（783年），李晟联合义武军，将幽州将领郑景济围困于清苑（今河北保定），并掘水灌城。田悦、王武俊纷纷派军来援，但都被李晟击败。朱滔又亲自来援，并以大军包围李晟所部。李晟内攻郑景济，外抗朱滔，与敌军相持数月。后来，李晟重病卧床。部将共议，决定从清苑撤离，退保定州。朱滔惮于李晟威名，也不敢派兵追击。

建中四年（783年）十月，泾原镇士卒在长安哗变，拥立朱泚为帝，唐德宗仓皇逃奔奉天（治今陕西乾县），史称泾原兵变。唐德宗逃奔梁州（今陕西汉中），因骆谷道路狭窄，粮食供应困难。德宗很后悔没有听从李晟的建议，又担心地问浑瑊道：“李晟兵力孤绝，能打胜吗？”浑瑊道：“李晟秉性忠义正直，意志不可动摇，我预料他一定能打败叛军。”德宗方才安心，并晋升李晟为尚书左仆射、同中书门下平章事。李晟接受任命时，边拜边哭道：“京师是国家的根本，如果大家都不肯进兵，谁能收复它呢？”于是修理衣甲武器，加高城墙，挖深濠沟，筹划收复京师。

李晟集合全军训话道：“国家多难，皇帝流亡，目睹危难，为节义而死，是我们份内的事。你们此时不杀匪首，立功博取富贵，就不是英雄豪杰！”三军将士皆愿效死命。李晟领兵攻打长安通化门，叛军不敢出战。次日，李晟集合将领们询问如何攻取长安。众将都要求先攻外城，然后扫清皇宫里的敌人。李晟却认为：“叛军若设伏兵与我巷战，居民会喧闹溃散。叛贼的精锐士兵集中在皇苑中，现在直接进攻这里，是挖他的心腹要害，想逃跑都来不及！”于是从东渭桥移营到光泰门，以大军直逼都城，大败朱泚部将张庭芝、李希倩。

李晟派人先在夜里拆毁二百步长的皇苑围墙，作为进兵通道，等到李演等人来到时，叛军已经用栅栏堵住。李晟怒叱诸将道：“怎敢如此放纵敌人，我当先杀了你们！”史万顷害怕，率领其部众首先冲进，拔去栅栏攻入皇城，王佖带领骑兵跟随其后进击，叛军大败。官军分路前进，姚令言率领叛军仍在顽抗。李晟命令决胜军使唐良臣率领步骑兵进逼，且战且进，到了白华门，叛军有数千骑兵出现在官军的后面，李晟率领一百多骑兵回身抵御，左右的人呼喊：“相公（李晟）来了！”叛军都惊恐逃散。朱泚率领败兵逃离长安，李晟派遣兵马使田子奇追击，其余叛军相继投降。

捷报传到梁州，德宗流泪不止。群臣前来祝贺，道：“李晟荡平凶恶的叛贼，但市场摊铺没有移散，宗庙没有惊动，长安居民未受惊扰，即使是三代时用兵，也不能超过他。”皇帝说：“上天生下李晟，是国家和百姓的福分，哪里是我一人的福气呢？”封李晟为司徒，兼中书令，实封一千户。德宗从梁州回来，李晟身穿甲胄在三桥迎接皇帝，德宗停马慰劳他。李晟两次跪拜叩头，向皇帝祝贺，又道：“陛下的臣子，不能很快消灭叛贼，致使陛下两次流亡，是我不称职的罪过，请定我的死罪。”拜伏在道路的左边，德宗感动得掩面流泪，命给事中齐映扶起他，让他回到自己的位置；又赐他府宅、良田、园林等。李晟进府宅时，京兆尹设帷帐，教坊奏乐作为前导，皇帝命令将相送他回家。德宗在东渭桥为李晟立纪功碑，亲自撰写碑文，又命皇太子录下碑文副本，赐给李晟。

793年（贞元九年），李晟去世，终年六十七岁。德宗得知后流涕不止，命百官到其府第吊唁，并追封他为太师，赠谥号忠武。李晟下葬时，德宗又亲到望春门送葬，派使者在灵车前宣读诏书，又命百官在路旁哭拜。