“七七事變”后，按中共北方局指示，離開(kāi)北平到濟(jì)南，在國(guó)民黨第叁路軍政訓(xùn)班工作。韓復(fù)□不戰(zhàn)而逃后，他參加了徂徠山起義，在第4支隊(duì)3中隊(duì)當(dāng)戰(zhàn)士，不久任中隊(duì)指導(dǎo)員，以后擔(dān)任過(guò)教導(dǎo)員、團(tuán)政治處主任、團(tuán)政委、旅政委、師政治部主任、師政委、軍政治部主任、軍副政委、軍政委、軍區(qū)政治部副主任、主任、副政委。他在政治思想工作方面卓有成效，而且潛心學(xué)習(xí)作戰(zhàn)指揮，亦文亦武，軍政全能。

　　1940年3月，魯中八路軍第3次整軍，四支隊(duì)的3個(gè)營(yíng)編為四支隊(duì)1團(tuán)，吳瑞林為團(tuán)長(zhǎng)，李伯秋為政委，這個(gè)團(tuán)是魯中地區(qū)的主力部隊(duì)。

　　5月日軍來(lái)犯，上級(jí)命令1團(tuán)在楊家橫伏擊。當(dāng)時(shí)團(tuán)長(zhǎng)吳瑞林不在，李伯秋擺了個(gè)“空城計(jì)”，把1營(yíng)放在西山，把2營(yíng)放在東山，讓鬼子進(jìn)莊。日軍進(jìn)莊后，李伯秋指揮部隊(duì)攻擊，給日軍殺傷后，主動(dòng)撤至西山，待敵退卻時(shí)，實(shí)施追擊，又殲敵一部。楊家橫戰(zhàn)斗結(jié)束后，日軍大隊(duì)長(zhǎng)因部隊(duì)傷亡過(guò)重引咎自殺身死。李伯秋對(duì)吳瑞林的治軍和作戰(zhàn)十分服，吳瑞林對(duì)李伯秋也很尊重，吳瑞林說(shuō)：“你是個(gè)大學(xué)生，是我打著燈籠也找不到的好老師。”吳瑞林的夫人被日軍抓獲，是李伯秋定計(jì)將她營(yíng)救出獄。魯中軍區(qū)曾認(rèn)定李伯秋是“托洛茨基分子”，命令吳瑞林把李伯秋抓起來(lái)。吳瑞林拒不執(zhí)行命令。他說(shuō)：“李伯秋是什么人我們最知根底，他絕對(duì)不是托派。我團(tuán)現(xiàn)在不屬于魯中軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)（1940年組建山東縱隊(duì)第1旅，四支隊(duì)1團(tuán)編為1旅2團(tuán)，即著名的“老2團(tuán)”），我只能執(zhí)行山東縱隊(duì)的命令�！北Ｗo(hù)了李伯秋。

　　解放戰(zhàn)爭(zhēng)李伯秋去東北。四平保衛(wèi)戰(zhàn)后，7旅政委李伯秋覺(jué)得不能一味地消極退卻，得看準(zhǔn)機(jī)會(huì)殺它個(gè)回馬槍。旅長(zhǎng)曾國(guó)華也有同感，接受了李伯秋的建議。部隊(duì)在向南開(kāi)進(jìn)的途中，發(fā)現(xiàn)敵新6軍一個(gè)營(yíng)在團(tuán)長(zhǎng)的帶領(lǐng)下單獨(dú)進(jìn)駐黑石鎮(zhèn)，是一處比較孤立的薄弱環(huán)節(jié)。

　　曾國(guó)華、李伯秋覺(jué)得這是殲敵的好機(jī)會(huì)，縱隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)決定8旅阻援，7旅攻取黑石鎮(zhèn)。新6軍的這個(gè)營(yíng)，士兵都是抗戰(zhàn)期間應(yīng)征的高、初中畢業(yè)生，訓(xùn)練有素，7旅強(qiáng)攻一宿沒(méi)有結(jié)果，便沿襲抗戰(zhàn)期間的慣例，拂曉撤出戰(zhàn)斗，白天隱蔽休息。留下最后交替撤退的一個(gè)連發(fā)現(xiàn)此時(shí)守?cái)骋�突圍，立即趁亂突入黑石鎮(zhèn)，殲敵一部，其余逃竄之?dāng)�，也�?旅其它部隊(duì)殲滅。李伯秋擅長(zhǎng)部隊(duì)思想政治工作。他所在的部隊(duì)開(kāi)展了群眾性自我進(jìn)行階級(jí)教育的訴苦運(yùn)動(dòng)，即“訴苦和叁查”，后來(lái)被毛主席命名為“新式整軍運(yùn)動(dòng)”，在全軍推廣。

　　訴苦教育最先發(fā)端于3縱7師20團(tuán)，這個(gè)團(tuán)是魯中軍區(qū)的主力“老二團(tuán)”，是參加徂徠山起義部隊(duì)的基礎(chǔ)。部隊(duì)進(jìn)入東北后，成分發(fā)生了變化，四平保衛(wèi)戰(zhàn)后，逃亡較嚴(yán)重。李伯秋主持召開(kāi)了7師第一屆政工會(huì)議，在會(huì)上做了《試論階級(jí)教育》的專題報(bào)告，提出了“吐苦水”、“挖苦根”的初步想法。韓先楚任東北野戰(zhàn)軍3縱司令員，提出奔襲威遠(yuǎn)堡，大多數(shù)領(lǐng)導(dǎo)不贊成，縱隊(duì)政委羅舜初提出表決，支持韓先楚的只有兩票，其中就有李伯秋。林彪批準(zhǔn)了韓先楚的方案，果然打了勝仗。

　　40軍一入朝，軍長(zhǎng)溫玉成和李伯秋晉見(jiàn)了彭德懷，按彭德懷的要求，李伯秋架設(shè)了一條40軍與總部之間的直線電話。40軍初戰(zhàn)告捷，抓了一些美國(guó)兵，李伯秋能講英語(yǔ)，自審問(wèn)俘虜。

　　李伯秋參加了一至五次戰(zhàn)役、1952年秋季戰(zhàn)術(shù)性反擊、朝鮮西海岸反登陸防御和1953年夏季進(jìn)攻戰(zhàn)役。

　　獲朝鮮二級(jí)國(guó)旗勛章兩枚、二級(jí)自由獨(dú)立勛章一枚。

　　文革時(shí)期

　　回國(guó)后，李伯秋歷任40軍代政委、政委、沈陽(yáng)軍區(qū)政治部副主任、主任、副政委。文革期間，李伯秋擔(dān)任遼寧省委書(shū)記、省革命委員會(huì)第一副主任。關(guān)于李伯秋在文革期間的表現(xiàn)，一些資料作過(guò)披露：林彪在1967年6月28日指示，大軍事機(jī)關(guān)的大院和廣場(chǎng)都要豎立毛澤東像。

　　沈陽(yáng)軍區(qū)也成立了一個(gè)毛主席塑像辦公室。由軍區(qū)司令員陳錫聯(lián)任總指揮，李伯秋負(fù)責(zé)坐落在沈陽(yáng)市紅旗廣場(chǎng)的群雕《毛澤東思想勝利萬(wàn)歲》具體的組織工作。李和伯比較尊重藝術(shù)家意見(jiàn)的。有一次，創(chuàng)作人員考慮到透視的偏差，將毛澤東的一只手做短了些，李看了后覺(jué)得不舒服，建議他們還是按正常的比例做。但是，第二大早晨，當(dāng)創(chuàng)作人員正在按他的意見(jiàn)修改時(shí)，李卻突然驅(qū)車來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)說(shuō)：“還是照你們的意見(jiàn)做”。當(dāng)時(shí)，還有一些人提出，奪取政權(quán)部分應(yīng)該從毛澤東領(lǐng)導(dǎo)的秋收起義開(kāi)始，但李卻還是堅(jiān)持要從南昌起義開(kāi)始。

　　1976年，擔(dān)任毛澤東聯(lián)絡(luò)員的毛遠(yuǎn)新一方面在北京活動(dòng)，同時(shí)又不斷地向遼寧發(fā)號(hào)施令。李伯秋在抓民兵工作時(shí)反復(fù)宣講：“現(xiàn)在革命的任務(wù)是消滅資產(chǎn)階級(jí)，資產(chǎn)階級(jí)又在黨內(nèi)，民兵工作的任務(wù)轉(zhuǎn)變也就在這里”，“我們民兵工作現(xiàn)在不做好，等到大難、國(guó)難臨頭，那就來(lái)不及了”。他還指令下屬的公安部門要專門組織人力研究“對(duì)黨內(nèi)資產(chǎn)階級(jí)實(shí)行專政”等問(wèn)題。張志新一案據(jù)說(shuō)也是毛遠(yuǎn)新、李伯秋親自過(guò)問(wèn)的。

　　批判四人幫時(shí)，有的資料稱李伯秋是“四人幫骨干份子”。

　　1988年，李伯秋獲二級(jí)紅星功勛榮譽(yù)章。