李際泰出生于中等農(nóng)民家庭，9歲讀私塾。1936年高小畢業(yè)后，當(dāng)小學(xué)教員。1937年抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，聞知國民黨第二十九軍在滄州、楊柳青一帶英勇抗擊日軍的消息，又聽到八路軍在平型關(guān)大勝日軍的捷報，激發(fā)了抗日救國的熱情。同年10月，參加了八路軍一二九師東進抗日挺進縱隊津浦支隊。

參軍后，先入教導(dǎo)隊學(xué)習(xí)，結(jié)業(yè)后分配到津浦支隊一營三連當(dāng)文書。1938年7月，加入中國共產(chǎn)黨。同年年底，津浦支隊一營三連轉(zhuǎn)入山東抗日根據(jù)地，改編為八路軍山東縱隊特務(wù)團一營三連。1939年4月，他任三連指導(dǎo)員。6月，在魯中地區(qū)反“掃蕩”中，他率三排在井馬莊東大山擔(dān)負警戒任務(wù)，掩護主力休息。晚間，大雨驟下，天黑路滑，下山后部隊已轉(zhuǎn)移。他帶領(lǐng)戰(zhàn)士們在敵人合圍圈內(nèi)與敵周旋了7晝夜，在彈盡糧絕的情況下，化整為零，分散突圍成功。1940年8月，調(diào)任山東縱隊第二旅第四團組織股長。翌年冬，日偽軍對沂蒙山區(qū)實行“鐵壁合圍”式“掃蕩”。在反“掃蕩”中，他英勇作戰(zhàn)，工作積極，遵紀愛民，被團里評為模范黨員、模范干部。1942年8月，調(diào)任二旅第六團總支書記，參加了甲子山三次戰(zhàn)役。1943年3月，山東抗日根據(jù)地實行黨的一元化領(lǐng)導(dǎo)，六團劃歸濱海軍區(qū)，改任莒南縣獨立營副政委。1944年2月，調(diào)濱海主力第十三團一營任教導(dǎo)員，參加了夏季攻勢作戰(zhàn)。同年10月，任團政治處副主任。年底，入中共山東分局黨校學(xué)習(xí)，參加了整風(fēng)運動。1945年8月，山東軍區(qū)組織野戰(zhàn)兵團，任第一師第二團政治處主任，參加了山東軍民大反攻，圍殲腹地城鎮(zhèn)日偽軍，先后攻克膠縣、諸城等縣城。

抗日戰(zhàn)爭勝利后，李際泰歷任東北民主聯(lián)軍第一師第二團政委，東北人民解放軍第一縱隊第一師政治部主任，中國人民解放軍第三十八軍一一二師政治部主任。

1950年4月李際泰任三十八軍一一二師政委， 同年10月，率師參加了抗美援朝。1951年新年收復(fù)漢城后，一一二師在漢江南岸擔(dān)任守備任務(wù)，在后勤供應(yīng)中斷的險惡情況下，他指揮部隊頑強作戰(zhàn)，堅持14天，掩護主力部隊安全轉(zhuǎn)移，受到中國人民志愿軍總部的表揚。1952年冬至1953年春，在志愿軍政治部參加撰寫入朝戰(zhàn)史。之后，回三十八軍任政治部副主任。1953年4月任三十八軍參謀長。后參加了板門店談判，任紅十字委員會北方組組長，負責(zé)交換戰(zhàn)俘等工作。1954年10月隨軍回國。1955年9月被授予大校軍銜。后任三十八軍第一副軍長兼參謀長、代軍長。

1956年1月調(diào)任華北防空軍副司令員。 1957年，榮獲中華人民共和國二級獨立自由勛章和二級解放勛章。 防空軍和空軍合并后，任北京軍區(qū)空軍副司令員。1961年8月被授予少將軍銜。 1968年12月任北京軍區(qū)空軍司令員。1972年3月，調(diào)任國務(wù)院第三機械工業(yè)部部長兼北京軍區(qū)空軍司令員。1975年10月，正式轉(zhuǎn)業(yè)到地方工作，繼續(xù)擔(dān)任三機部部長。后離職休養(yǎng)。1985年1月22日病逝。