李孟嘗出自趙郡李氏，曾祖父李靜，為北齊潁川太守。祖父李專，趙州主簿。其父李拔時(shí)，已經(jīng)家勢破落，成為饑民。隋末中原大亂，李孟嘗入山為盜。大業(yè)末年，與王君廓一起歸附唐朝，時(shí)年二十四。

唐高祖朝

武德元年，李淵登基后，王君廓封彭國公，李孟嘗授開府儀同三司，被秦王李世民招入府中為將。同年八月，跟隨李世民征討薛舉、薛仁杲，武德三年征討劉武周，前后以功勛加上柱國，累功賞賜財(cái)物一千五百段。

武德四年(621年)5月，又從李世民在虎牢之戰(zhàn)中破王世充、竇建德。

武德六年(621年)5月，跟隨行軍總管李世勣擊破徐圓朗。

武德九年(626年)六月初四，李世民率尉遲敬德、侯君集、張公謹(jǐn)、劉師立、公孫武達(dá)、獨(dú)孤彥云、杜君綽、鄭仁泰、李孟嘗等九將伏兵于玄武門(長安太極宮北面正門)內(nèi)，殺死太子李建成、齊王李元吉，奪得帝位。當(dāng)時(shí)以功被授為右監(jiān)門副率，賜物五千段，黃金五百兩。七月，除右監(jiān)門中郎將，封武水縣開國公，仍別食實(shí)封四百戶。

唐太宗朝

貞觀三年(629年)11月，并州都督李世勣為通漠道行軍總管，華州刺史柴紹為金河道行軍總管，任城郡王李道宗為大同道行軍總管，幽州都督衛(wèi)孝節(jié)為恒安道行軍總管，營州都督薛萬淑為暢武道行軍總管，討伐突厥。

貞觀四年(630年)2月，李孟嘗跟隨李世勣在嘖北陰山大破突厥，以功賞賜奴婢一百口。

貞觀五年，進(jìn)封食邑二千戶，后改封漢東郡開國公，移食隨州實(shí)封四百戶。

貞觀十四年(640年)，除右驍衛(wèi)將軍.

貞觀十八年(644年)，遷右屯衛(wèi)將軍，

貞觀二十年(646年)，出任黔州刺史。平屬下昆、口二州蠻夷騷亂，以克敵善政之功績，賞賜奴婢二百口。

唐高宗朝

永徽六年(655年)，回朝授右監(jiān)門大將軍。龍朔二年(662年)，詔授右監(jiān)門衛(wèi)大將軍。五月，拜右威衛(wèi)大將軍，仍奉敕檢校太子右典戎衛(wèi)率。唐高宗巡幸洛陽時(shí)，令李孟嘗與奉常正卿李寬等留守京城長安。

乾封元年五月三十日(666年7月7日)，暴病死于長安靜安坊的府第，時(shí)年七十四。高宗下詔追贈使持節(jié)、都督荊、硤、岳、朗四州諸軍事、荊州刺史，予謚曰襄。陪葬昭陵。夫人清河崔氏，隋昌平郡公崔寶山之女。

武德年間，跟隨李世民征討薛舉、薛仁杲、劉武周。

武德九年(626年)，參加玄武門之變，助李世民奪得帝位。

貞觀年間，李孟嘗跟隨李世勣在嘖北陰山大破突厥。