自幼在其父李平山所辦私塾讀書。稍長，從縣中名士曾學傳和清廩生雷澤生攻讀，學業(yè)優(yōu)異，清光緒二十九年(公元1903年)考中秀才。清光緒三十四年(公元1908年)春，考入陸軍弁目速成學堂舊班步兵隊，與楊森、劉湘，王纘緒等同班。在校期間，接受反清思想，經(jīng)余切介紹加入同盟會。清宣統(tǒng)元年(公元1909年)夏畢業(yè)，分配到成都鳳凰山新軍第三十三師混成協(xié)(旅)任排官，暗中與哥老首領吳慶熙，孫澤沛、張捷先等聯(lián)系，進行反清活動。

清宣統(tǒng)三年(公元1911年)，積極支持保路同志軍和同盟會員，從中進行組織和鼓動工作，曾多次到 溫江，郫縣、崇慶縣與吳慶熙，楊靖中等聯(lián)系，秘密策劃武裝反清。同年秋，以“進剿”為名，率領新軍暗中配合郫縣保路同志軍楊靖中部進攻省城。此后，加入楊靖中組織的“漢流自治改進會”，共謀反清大業(yè)。

民國元年，大漢四川軍政府成立，李任第二鎮(zhèn)(師)參謀長。次年“二次革命”爆發(fā)，被四川討袁總司令熊克武任命為第三支隊司令兼安撫使，與第四支隊分拒滇、黔袁軍。討袁失敗后，被袁世凱點名通緝，回鄉(xiāng)暫避。此間，他繼續(xù)與原同志軍首領楊靖中保持聯(lián)系，周旋于劉湘、楊森等人之間，為其爭權奪利互相傾軋出謀劃策。民國6年3月，李樾森出兵協(xié)助駐合川的第二師師長劉湘，圍殲準備率部叛逃投靠黔軍的第二獨立旅廖謙部有功，李被任命為第三混成旅旅長。民國6年7月，張勛復辟，李樾森參加討張，與楊靖中在 崇寧縣成立北伐軍總司令部，自任先遣司令，揮師北上。到達 陜南 漢中時，因張勛復辟活動已告平息，即奉命返回原地。

民國7年2月熊克武任四川督軍后，李出任四川督軍署參謀長，受到熊的器重。民國8年川、滇、黔軍閥大混戰(zhàn)，熊克武聯(lián)合劉存厚返川驅逐滇軍，攻克成都時，熊派李先期赴省，代其處理督軍署事務。民國9年，組織聯(lián)軍時，熊克武派李樾森到重慶負責籌劃出兵事宜。民國9年5月，李樾森任第二師團長。在倒熊勢力日趨形成之際，李為組織擁熊力量奔走，曾派他的團附趙祥齋前往淮州向鄧錫侯表明：“二師全軍決心擁熊，一致對滇軍作戰(zhàn)。”年底，李與劉湘、劉成勛、陳洪范、田頌堯到成都，由李樾森代表熊克武督軍，田頌堯代表劉存厚總司令召開軍事會議，公推劉湘為前敵各軍總司令，研究了作戰(zhàn)部署。

這年冬，川軍在川、滇，黔之戰(zhàn)中取得了勝利，但川軍本身各派系之間矛盾逐漸突出，特別是率領靖川軍返川的劉存厚，與熊克武之間的權力之爭日趨嚴重。熊何去何從，其部屬主張不一，熊本人亦舉棋不定。在這關鍵時刻，李樾森向熊提出建議：“與其貿(mào)然贊成統(tǒng)一，毋寧挾自主有力省份之資格與彼周旋，否則先自卑屈，徒以取辱�！毙茏詈蟛杉{了李的意見，保持川省自治自主，不卷入南北爭端。

此后，劉湘與熊克武互相猜疑暗斗。民國10年7月，劉湘被推為川軍總司令兼省長，熊促劉從重慶到省就職，劉恐今后受制于熊，其部屬多數(shù)主張仍駐重慶。李樾森力主要一軍交出下川東主要防區(qū)，否則不能就職。劉任川軍總司令后，重新編組川軍，李樾森被任命為第二師師長。

“統(tǒng)一之戰(zhàn)”發(fā)動之前，楊森部隊正進行整理補充，而劉(湘)、袁(祖銘)之間還未能徹底合作起來，李樾森乘機在瀘州電話向劉湘請示，愿前去成都說服楊森。殊知李見楊后，卻獻出聯(lián)劉(湘)、打袁(祖銘)后再解決劉湘而統(tǒng)一四川的計謀。楊對此十分滿意。

民國14年1月，楊森發(fā)動統(tǒng)一四川之役，李樾森被委任為陸軍第三軍軍長兼前敵副總指揮，分三路出兵。7月，李在川南一路指揮，擊潰駐新津、彭山的劉禹九軍和駐眉山、青神的陳洪范師，直搗 樂山，李本想利用這次作戰(zhàn)機會，吃掉楊森的兩個師，以擴充自己的實力。不料攻黔計劃雖然實現(xiàn)，卻促成了川黔各軍的大團結，駐川各師將領，組成反楊聯(lián)軍，于8月4日對 楊軍發(fā)起總攻，楊失去對全軍統(tǒng)馭能力全軍崩潰。楊森從 樂山敗退后，抵牛喜?即電告在 宜賓的李樾森等，于9月9日前往參加會議，商討下一步挽回敗局的軍事行動。李樾森見楊大勢已去，便向劉湘表示愿服從其指揮的意愿。會議中，楊提出要李部以樂山、 宜賓、 瀘州為據(jù)點，扼守 岷江，收容各部集結整頓，自己率部進駐宜賓時，李不同意，堅持要楊率范紹增、楊漢域兩部避駐滇邊，不可進駐宜賓，其余部隊，交自己收編。楊見李堅持反對意見，勃然大怒地指著李說：“你簡直是逼王要印!” 李遂憤然離會返宜賓。楊即密令范紹增部營長廖開孝率部趕至距宜賓城18里的 馬溪甘蔗林設伏，將李槍殺。時年37歲。靈樞運回成都三道街設祭后，葬于成都外西羅家碾周姓佃戶林園內。

李樾森允文允武，工于心計，善于辭令，常左右于川軍將領劉湘與楊森之間出謀劃策，多被見信。在川軍“速成系”中，素有“智囊”之稱。軍旅之暇，喜賦詩詞，常與友朋酬唱，輯有《庚申集》分贈同寅或部屬。