早年經歷　　李存勖自幼喜歡騎馬射箭，膽力過人，為李克用所寵愛。少年時隨父作戰，11歲就與父親到長安向唐廷報功，得到了唐昭宗的賞賜和夸獎。成人后狀貌雄偉，稍習《春秋》，略通文義，作戰勇敢，尤喜音聲、歌舞、俳優之戲。當時，軍閥混戰、占據河東的李克用常被控制河南的朱全忠(即朱溫，又名朱晃)牽制圍困，兵力不足，地盤狹小，非常悲觀。李存勖勸說其父：“朱全忠恃其武力，吞滅四鄰，想篡奪帝位，這是自取滅亡。我們千萬不可灰心喪氣，要積蓄力量，等待時機”。李克用聽后大為高興，重新振作起來，與朱全忠對抗。

即位晉王　　開平二年(公元908年)正月，李克用病死，李存勖于同月襲晉王位。辦完喪事，他就設計捕殺了試圖奪位的叔父李克寧，并率軍解潞州(山西上黨)之圍。李存勖認為潞州是河東屏障，沒有潞州對河東不利，所以他立即率軍從晉陽出發，直取上黨，乘大霧突襲圍潞州的梁軍，大獲全勝。李存勖的用兵使朱全忠大驚，他說：“生子當如李亞子，克用為不亡矣！至如吾兒，豚犬耳！”(《資治通鑒·卷二六六》)潞州圍解，河東威振，控制鎮州的王镕和控制定州的王處直見形勢驟變，也動搖了附梁的信心，竟和李存勖結成聯盟共同對付后梁。后梁為了保護河北，不惜一切，出兵再戰，于是雙方在柏鄉又展開了一場血戰。柏鄉之役，晉軍有周德威等3000騎兵和鎮州、定州兵；梁軍有王景仁率的禁軍和魏博兵八萬。梁軍守柏鄉、以逸待勞，在地形、兵力、裝備幾方面處于優勢；而晉軍是騎兵，機動性和進攻能力大，對梁軍構成威脅。戰役開始，李存勖采用周德威建議，引誘梁兵出城，聚而殲之，晉軍主動后撤。梁軍主將王景仁果然上當，傾巢而出。晉軍抓住機會，以騎兵猛烈突擊梁軍，周德威攻右翼，李嗣源攻左翼，鼓噪而進。這時晉軍李存璋率領的騎兵大隊也趕上，梁軍丟盔棄甲，死傷殆盡。這一仗，使梁軍喪失了對河北的控制權，之后，朱全忠一聽晉軍就談虎色變。而李存勖卻進一步安定了河東局勢，他息兵行賞，任用賢才，懲治貪官惡吏，寬刑減賦，河東大治。

建立后唐　　李克用臨死時，交給李存勖三支箭，囑咐他要完成三件大事：一是討伐劉仁恭(劉守光)，攻克幽州(今北京一帶)；二是征討契丹，解除北方邊境的威脅；第三件大事就是要消滅世敵朱全忠。他將三支箭供奉在家廟里，每臨出征就派人取來，放在精制的絲套里，帶著上陣，打了勝仗，又送回家廟，表示完成了任務。公元911年，李存勖在高邑(河北高邑縣)打敗了朱全忠親自統帥的50萬大軍。接著，攻破燕地，將劉仁恭活捉回太原。九年后，他又大破契丹兵，將耶律阿保機趕回北方。經過十多年的交戰，李存勖基本上完成了父親遺命，于公元923年攻滅后梁，統一北方，四月，在魏州(河北大名縣西)稱帝，國號為唐，不久遷都洛陽，年號“同光”，史稱后唐。

后期統治　　李存勖在戰場上出生入死，不惜生命，是員勇將；但是在政治上，卻是一個昏暗無知的蠢人。稱帝后，他認為父仇已報，中原已定，不再進取，開始享樂。他自幼喜歡看戲、演戲，即位后，常常面涂粉墨，穿上戲裝，登臺表演，不理朝政；并自取藝名為“李天下”。有一次上臺演戲，他連喊兩聲“李天下”！一個伶人上去扇了他個耳光，周圍人都嚇得出了一身冷汗。李存勖問為什么打他，伶人阿諛地說：“李”(理)天下的只有皇帝一人，你叫了兩聲，還有一人是誰呢？李存勖聽了不僅沒有責罰 ，反而予以賞賜。伶人受到皇帝寵幸，可以自由出入宮中和皇帝打打鬧鬧，侮辱戲弄朝臣，群臣敢怒而不敢言。有的朝官和藩鎮為了求他們在皇帝面前美言幾句，還爭著送禮巴結。李存勖還用伶人做耳目，去刺探群臣的言行，置身經百戰的將士于不顧，而去封身無寸功的伶人當刺史。此外，李存勖還下令召集在各地的原唐宮太監，把他們作為心腹，擔任官中各執事和諸鎮的監軍。將領們受到宦官的監視、侮辱，讀書人也斷了進身之路。同時，李存勖又派伶人、宦官搶民女入宮，有一次，竟搶了駐守魏州將士們的妻女1000多人，搞得眾叛親離，怨聲四起。

身死國破　　公元926年，李存勖聽信宦官讒言，冤殺了大將郭崇韜。另一戰功卓著的大將李嗣源也險遭殺害。是年三月，李嗣源在將士們的擁戴下，率軍進入汴京，準備自立為帝。李存勖得訊忙拿出內府的金帛賞給洛陽的將士，逼他們開赴汴水。軍到中牟縣，聽說李嗣源已進入汴京。李存勖知道大勢已去，急返洛陽，路上兵士逃走一半。回到洛陽后，他試圖抵抗李嗣源的進攻。四月，李嗣源先鋒石敬瑭帶兵逼進汜水關（河南滎陽汜水鎮），李存勖決定自己率軍去扼守。丁亥日，軍隊按照他的命令在宮門外等候出發，李存勖正用早餐。這時，被提升為從馬直（李存勖親軍）指揮使的伶人郭從謙趁軍隊都調到城外候命之機發動兵變，帶著叛亂的士兵亂殺亂砍，火燒興教門，趁火勢殺入宮內，在混亂中射死了前來帶領侍衛抵抗的李存勖。李嗣源攻入洛陽，派人從灰燼中找到了李存勖的一些零星尸骨，葬于雍陵。李嗣源自己又當上了皇帝。　　李存勖死后謚曰“光圣神閔孝皇帝”，廟號為(唐)莊宗。