孝逸少好學(xué)，解屬文。初封梁郡公。唐高宗末，歷給事中，四遷益州大都督府長史。武則天臨朝，入為左衛(wèi)將軍，甚見親遇。光宅元年，徐敬業(yè)據(jù)揚(yáng)州作亂，以孝逸為左玉鈐衛(wèi)大將軍、揚(yáng)州行軍大總管，督軍以討之。孝逸引軍至淮，而敬業(yè)方南攻潤州，遣其弟敬猷屯兵淮陰；偽將韋超據(jù)都梁山，以拒孝逸。裨將馬敬臣擊斬賊之別帥尉遲昭、夏侯瓚等，超乃擁眾憑山以自固�；蛑^孝逸曰：“超眾守險(xiǎn)，且憑山為阻，攻之則士無所施其力，騎無所騁其足，窮寇殊死，殺傷必眾。不若分兵守之，大軍直趣揚(yáng)州，未數(shù)日，其勢必降也�！敝Ф仁埂�廣府司馬薛克構(gòu)曰：“超雖據(jù)險(xiǎn)，其卒非多，今逢小寇不擊，何以示武？若加兵以守，則有闕前機(jī)；舍之而前，則終為后患，不如擊之�？顺瑒t淮陰自懾，淮陰破，則楚州諸縣必開門而候官軍。然后進(jìn)兵高郵，直趣江都，逆豎之首，可指掌而懸也。”孝逸從其言，進(jìn)兵擊超賊，眾壓伏，官軍登山急擊之，殺數(shù)百人，日暮圍解，超銜枚夜遁。孝逸引兵擊淮陰，大破敬猷之眾。時(shí)敬業(yè)回軍屯于下阿溪以拒官軍，有流星墜其營。孝逸引兵渡溪以擊之。敬業(yè)初勝后敗，孝逸乘勝追奔數(shù)十里，敬業(yè)窘迫，與其黨攜妻子逃入海曲。孝逸進(jìn)據(jù)揚(yáng)州，盡捕斬敬業(yè)等，振旅而還，以功進(jìn)授鎮(zhèn)軍大將軍，轉(zhuǎn)左豹韜衛(wèi)大將軍，改封吳國公。孝逸素有名望，自是時(shí)譽(yù)益重，武承嗣等深所忌嫉，數(shù)讒毀之。垂拱二年，左遷施州刺史。其冬，承嗣等又使人誣告孝逸往任益州，嘗自解“逸”字云：“走繞兔者，常在月中。月既近天，合有天分�！眲t天以孝逸常有功，減死配徙儋州，尋卒。景云初，贈(zèng)益州大都督。

       儀鳳三年(678年)正月，唐朝為阻止吐蕃軍屢次擾其邊界，決定進(jìn)行軍事反攻。身為益州大都督府長史的李孝逸奉詔調(diào)動(dòng)劍南(治益州，今四川成都)、山南(今陜西南部及四川、湖北北部)等地之兵，向鄯州集結(jié)，配合唐軍主力作戰(zhàn)。

       永淳元年(682年)五月，吐蕃大相論欽陵率眾進(jìn)犯柘(州治在今四川黑水南)、松(治嘉誠，今四川松潘)、翼(州治在今四川黑水東)等州，高宗詔令李孝逸(時(shí)任左驍衛(wèi)郎將)和左衛(wèi)郎將衛(wèi)蒲山發(fā)秦、渭等州兵分道進(jìn)行防御。

       弘道元年(683年)十二月，唐高宗李治病逝，中宗李顯繼位。光宅元年(684年)二月，武則天廢中宗為廬陵王，立豫王李旦為睿宗，政事皆由自己裁決。武則天稱制后，調(diào)李孝逸回京，任左衛(wèi)將軍，對(duì)他“甚見親遇”。

       武則天為了鞏固自己的統(tǒng)治地位，實(shí)行剪除異已的政策，使唐宗室與親唐臣僚人人自危。當(dāng)時(shí)因受貶的原故司空、名將李勣(本姓徐，賜姓李)之孫眉州(治齊通，今四川眉山)刺史、英國公李敬業(yè)和其弟盩厔令李敬猷、給事中唐之奇、長安主薄駱賓王、詹事司直杜求仁及被罷黜御史職的魏思溫，會(huì)集于揚(yáng)州(治江都縣，今江蘇揚(yáng)州市)。諸人各懷怨恨，便密謀決定以匡復(fù)廬陵王為號(hào)召，討伐武則天。

       光宅元年九月二十九日，李敬業(yè)等人據(jù)揚(yáng)州起兵。李敬業(yè)自稱匡復(fù)府上將，領(lǐng)揚(yáng)州大都督，十日間便得兵10余萬。同時(shí)還向州縣發(fā)布檄文，列舉武則天的罪狀。又找相貌類似故太子李賢的人，偽稱是遵照其號(hào)令舉兵。楚州司馬李崇福率所部山陽、鹽城、安宜(今江蘇淮安、鹽城、寶應(yīng))三縣響應(yīng)。

       武則天獲悉李敬業(yè)等起兵后，立即令劉行舉為游擊將軍、其弟劉行實(shí)為楚州(治楚，今江蘇淮安)刺史，共同抗拒敬業(yè)。十月初六，武則天又任命李孝逸(時(shí)任左玉鈐衛(wèi)大將軍)為揚(yáng)州道行軍大總管，將軍李知十、馬敬臣為副大總管，率大軍30萬進(jìn)討李敬業(yè)。后又追削李敬業(yè)祖父李勣等官爵，掘墓開棺，恢復(fù)原姓徐氏。

       此時(shí)李敬業(yè)令子奇率部守江都；李敬猷領(lǐng)5000人攻和州(治今安徽和縣)；尉遲昭部攻盱眙(今屬江蘇盱眙)；親率主力南渡長江。李敬業(yè)軍過江后，于十月十四日攻陷潤州(治丹徒，今江蘇鎮(zhèn)江)。當(dāng)李敬業(yè)得知李孝逸正率部向揚(yáng)州進(jìn)發(fā)的消息后，便于潤州渡江北上，屯兵于高郵(今屬江蘇)下阿溪，又命其弟徐敬猷率兵進(jìn)駐淮陰(今屬江蘇)，別將韋超、尉遲昭屯都梁山(位于今江蘇盱眙南)，布成犄角之勢，抵抗唐軍。

       李孝逸率軍抵達(dá)臨淮(今江蘇盱眙西北淮水西岸)后，立即派偏將雷仁智渡江向徐敬猷發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，但初戰(zhàn)失利，只得退回江北。李孝逸聞?dòng)嵈髴�，遂按兵不�?dòng)。這時(shí)身為監(jiān)軍的殿中侍御史魏元忠對(duì)李孝逸說：“天下安危，在茲一舉。四方承平日久，忽聞狂狡，注心傾耳以俟其誅。今大軍久留不進(jìn)，遠(yuǎn)近失望，萬一朝廷更命他將以代將軍，將軍何辭以逃逗撓之罪乎!”(《資治通鑒·卷第二百三》)李孝逸見魏元忠所言有理，便接受了這一建議，立即麾軍渡江。

       十月二十四日，唐將馬敬臣擊斬尉遲昭、夏侯瓚等，進(jìn)抵都梁山下。李敬業(yè)別將韋超猶占據(jù)都梁山，據(jù)險(xiǎn)抵擋唐軍，使唐軍無法前進(jìn)。鑒于軍情緊急，李孝逸遂召集將佐，商討作戰(zhàn)方案。多數(shù)將領(lǐng)主張分兵防守韋超：“超眾守險(xiǎn)，且憑山為阻，攻之則士無所施其力，騎無所騁其足，窮寇殊死，殺傷必眾。不若分兵守之，大軍直趣揚(yáng)州，未數(shù)日，其勢必降也。”但支度使薛克楊和魏元忠卻認(rèn)為：“超雖據(jù)險(xiǎn)，其卒非多，今逢小寇不擊，何以示武？若加兵以守，則有闕前機(jī)；舍之而前，則終為后患，不如擊之。克超則淮陰自懾，淮陰破，則楚州諸縣必開門而候官軍。然后進(jìn)兵高郵，直趣江都，逆豎之首，可指掌而懸也�！�(《舊唐書·李孝逸列傳》)李孝逸最后采納了薛克楊和魏元忠先弱后強(qiáng)、各個(gè)擊破的建議，率軍先向都梁山發(fā)起進(jìn)攻，唐軍登山猛攻，殺數(shù)百人。經(jīng)過激戰(zhàn)，韋超大敗，連夜逃走。李孝逸又繼續(xù)東進(jìn)，進(jìn)攻淮陰，再敗李敬猷，李敬猷脫身逃走。然后乘勝進(jìn)逼高郵，向李敬業(yè)的主力進(jìn)攻。

       十一月十三日，唐軍先鋒部隊(duì)抵達(dá)高郵，李敬業(yè)以精兵阻溪拒守，雙方再次形成對(duì)峙。李孝逸遂派后(一說前)軍總管蘇孝祥率兵5000人，以小舟乘夜渡溪，向叛軍發(fā)起夜攻。但由于徐敬業(yè)早有防備，蘇孝祥戰(zhàn)死，左豹韜衛(wèi)果毅成三郎被俘，唐軍溺死者過半。叛軍左長史唐之奇為了鼓舞叛軍士氣，指著成三郎對(duì)士兵說：“此李孝逸也！”但成三郎卻大呼道：“我果毅成三郎，非李將軍也。官軍今大至矣，爾曹破在朝夕。我死，妻子受榮；爾死，妻子籍沒，爾終不及我。”戳穿了唐之奇的謊言，也大滅了叛軍的銳氣。成三郎則被叛軍所殺。

       不久，李孝逸所率官軍主力抵達(dá)下阿溪北，由于叛軍占據(jù)有利地勢，唐軍多次交戰(zhàn)均遭失利。李孝逸這時(shí)又恐懼不已，打算撤退。監(jiān)軍魏元忠和行軍管記劉知柔再次勸說李孝逸堅(jiān)定平叛信心，并獻(xiàn)計(jì)：順風(fēng)縱火，進(jìn)行決戰(zhàn)。李孝逸接受了二人的建議，率唐軍全線出擊，并順風(fēng)發(fā)起火攻，焚燒叛軍營寨。李敬業(yè)軍因置陣已久，士卒疲倦，陣形不整。在唐軍猛烈的進(jìn)攻下，叛軍大敗，被斬首7000級(jí)(一說7000余級(jí))，溺死者更是不可勝數(shù)。李孝逸取勝，不給叛軍以喘吸之機(jī)，迅速率軍進(jìn)屯江都，令諸將分道追擊。十一月十四日，李敬業(yè)率殘部行至海陵(今江蘇泰州)縣界，正欲乘船出海，但受風(fēng)所阻，無法出海。在危急時(shí)刻，其部將王那相殺李敬業(yè)、李敬猷和駱賓王，投降唐軍。余黨唐之奇、魏思溫等均被擒獲處斬。至此，揚(yáng)、潤、楚三州全部平定。

       回京后，李孝逸因戰(zhàn)功卓著，進(jìn)授為鎮(zhèn)軍大將軍，轉(zhuǎn)左豹韜衛(wèi)大將軍，改封吳國公。

       李孝逸平時(shí)就素有名望，自平定李孝逸的叛亂后，更是聲望甚重”，因此被武承嗣等“深所忌嫉”，多次在武則天面前讒毀李孝逸。加上李孝逸本為唐朝宗室，所以武則天對(duì)李孝逸逐漸失去信任。垂拱二年(686年)二月，李孝逸被降為施州刺史。同年冬天，開承嗣等人又唆使人誣告李孝逸在益州時(shí)，曾自解“逸”字，說：“走繞兔者，常在月中。月既近天，合有天分�！�(《舊唐書·李孝逸列傳》)武則天念李孝逸住日有功于已，便免去他的死罪，發(fā)配儋州(海南省儋縣西北)。李孝逸到儋州不久，便含恨而死。睿宗李旦復(fù)位后，追贈(zèng)李孝逸為益州大都督。