李孝逸，陇西成纪人，唐朝宗室大臣，唐太祖李虎曾孙，淮安王李神通的儿子，胶东王李道彦的弟弟，唐高祖李渊的堂侄。聪明好学，善于作文，初封梁郡公，历任给事中、益州长史，率军抵御吐蕃军队的侵犯，武则天称制后，担任左金吾卫将军，深受亲遇。英国公徐敬业反叛时，担任左玉钤卫大将军、扬州道行军总管，联合魏元忠平定徐敬业叛乱，升任镇军大将军、左骁卫大将军，册封吴国公。随着名望地位上升，受到梁王武承嗣的忌恨陷害，出任施州刺史，受到武承嗣诬告，流放儋州，不久去世。
李孝逸，自幼聪明好学，善作文章，初封梁郡公，唐高宗时，历任给事中、益州大都督府长史，奉诏调动剑南、山南等地之兵，向鄯州集结，配合唐军主力作战。吐蕃大相论钦陵率众进犯柘、松、翼等州，唐高宗诏令李孝逸和左卫郎将卫蒲山征发秦、渭等州兵力，分道进行防御。
唐高宗病逝，其子李显继位，是为唐中宗，武则天废唐中宗为庐陵王，改立豫王李旦为帝，是为唐睿宗，政事皆由自己裁决。武则天称制后，调李孝逸回京，授任左卫将军，对他甚为亲遇。武则天为了巩固自己的统治地位，实行剪除异已的政策，使唐宗室与亲唐臣僚人人自危。
当时，因受贬的原故司空、名将李绩之孙眉州刺史、英国公李敬业和其弟盩厔县令李敬猷、给事中唐之奇、长安主薄骆宾王、詹事司直杜求仁以及遭罢黜的御史魏思温，会集于扬州。诸人各怀怨恨，便密谋决定以匡复庐陵王李显为号召，讨伐武则天。徐敬业等人占据扬州起兵，自称匡复府上将、扬州大都督，十日间便得兵十余万，同时还向州县发布檄文，列举武则天的罪状。并找到一个相貌像已故太子李贤的人，欺骗众人说：“李贤没有死，逃亡在扬州城中，他命令我们起兵。”于是，以此来号令天下，楚州司马李崇福率领所部山阳、盐城、安宜三县响应徐敬业。
武则天获悉徐敬业等起兵后，立即任命刘行举为游击将军、其弟刘行实为楚州刺史，共同抗拒徐敬业。武则天任命李孝逸为左玉钤卫大将军、扬州道行军大总管，将军李知士、马敬臣作为其副将，率领大军三十万进讨徐敬业，追削徐敬业祖父李绩等官爵，掘墓开棺，恢复原姓徐氏。
此时，徐敬业令唐之奇率部守卫江都，徐敬猷领兵五千人攻打和州，尉迟昭部攻打盱眙，自己亲率主力南渡长江，徐敬业军过江后，攻陷润州。当徐敬业得知李孝逸正率部向扬州进发的消息后，便从润州渡江北上，屯兵在高邮境内的下阿溪，并命其弟徐敬猷率兵进逼淮阴，别将韦超、尉迟昭屯兵都梁山，布成犄角之势，抵抗唐军。
李孝逸率军抵达临淮后，立即派偏将雷仁智渡江向徐敬猷发动进攻，但初战失利，只得退回江北，李孝逸闻讯大惧，遂按兵不动。这时身为监军的殿中侍御史魏元忠对李孝逸说：“天下安危，在此一举。天下太平的日子已久，一旦听说疯狂凶暴的人，都全神贯注侧着耳朵等待他们的灭亡。现在大军长久停留不进，远处和近处的百姓失望，万一朝廷另外任命其他将领取代您，您有什么理由可以逃避徘徊观望的罪责呢！”李孝逸见魏元忠所言有理，便接受这一建议，立即麾军渡江。
李孝逸副将马敬臣进击斩杀尉迟昭、夏侯瓒等，进抵都梁山下，徐敬业别将韦超拥兵占据都梁山，据险抵挡唐军，使唐军无法前进。鉴于军情紧急，李孝逸遂召集将佐，商讨作战方案。多数将领主张分兵防守韦超，说：“韦超凭险要自守，我军士卒无法施展勇力，骑兵无法展足奔驰；而且穷寇死战，强攻，自己的士卒伤亡大，不如分兵围困，大军直指江都，颠覆他们的巢穴。”但支度使、广府司马薛克构说：“韦超虽然据有险要，但兵不多。现在多留兵围困则前军兵力分散，少留兵则终归是后患，不如先进攻他，只要进攻一定能攻下，攻下都梁山，则淮阴、高邮的敌人都会望风瓦解！”
魏元忠请求先进击徐敬猷，诸将说：“不如先进攻徐敬业，徐敬业一失败，则徐敬猷可不战而擒。若进攻徐敬猷，则徐敬业发兵救他，我们将腹背受敌。”魏元忠说：“不对。敌人的精兵集中在下阿，他们仓卒聚集而来，利在一次决战，万一我军失利，大事便无可挽回！徐敬猷出身于赌徒，不熟习军事，而且兵力单薄，军心容易动摇，大军进逼，马上可以攻下。徐敬业虽想救他，从距离计算看根本来不及。我军摧毁徐敬猷，乘胜而进，虽有韩信、白起也不能抵挡。如今不先攻取弱者而急着去攻强者，不是上策。”李孝逸最后采纳薛克构和魏元忠先弱后强、各个击破的建议，率军先向都梁山发起进攻，唐军登山猛攻，杀死数百人，经过激战，韦超大败，连夜逃走。李孝逸继续东进，进攻淮阴，再败徐敬猷，徐敬猷脱身逃走，然后乘胜进逼高邮，向徐敬业的主力进攻。
唐军先锋部队抵达高邮，徐敬业统率精兵凭借下阿溪固守，双方再次形成对峙，李孝逸遂派后军总管苏孝祥率兵五千人，以小舟乘夜渡过溪水，向叛军发起进攻。但由于徐敬业早有防备，苏孝祥兵败战死，士卒涉水时淹死过半，左豹韬卫果毅成三郎遭徐敬业俘虏。叛军左长史唐之奇为了鼓舞叛军士气，指着成三郎对士兵说：“这就是李孝逸！”准备将他斩首，成三郎大喊说：“我是果毅成三郎，不是李将军，官军已大批到达，你们覆亡就在眼前。我死后，妻子儿女蒙受荣耀，你们死后，妻子儿女被籍没为奴婢，你们最终不如我。”戳穿唐之奇的谎言，也大灭叛军的锐气，成三郎则遭叛军斩首。
不久，李孝逸所率唐军主力抵达下阿溪北，由于叛军占据有利地势，唐军多次交战均遭失利。李孝逸这时恐惧不已，打算撤退。监军魏元忠和行军管记刘知柔再次劝说李孝逸坚定平叛信心，并献计：顺风纵火，进行决战。李孝逸接受二人的建议，率领唐军全线出击，并顺风发起火攻，焚烧叛军营寨。徐敬业军因布阵已久，士卒多疲倦观望，战阵不能整肃。李孝逸进击，乘风纵火，大败徐敬业大败，斩首七千人，溺死者更是不可胜数。徐敬业等轻装骑马逃入江都，带着妻子儿女投奔润州，准备从海路逃往高句丽。李孝逸得胜之后，不给叛军以喘吸之机，迅速进兵屯驻江都，分别派遣各将领追击徐敬业。徐敬业率领残部行至海曲地界，正欲乘船出海，但受大风所阻，无法出海。在危急时刻，其部将王那相斩下徐敬业、徐敬猷和骆宾王的首级，向唐军投降。余党唐之奇、魏思温等均遭擒获斩首，李孝逸继而进据扬州，至此扬、润、楚三州全部平定。回京后，李孝逸因战功卓着，升任镇军大将军，改任左豹韬卫大将军，改封吴国公。
李孝逸平时就很有名望，自平定徐敬业的叛乱后，更是声望甚重，因此遭到武则天侄子武承嗣等人的深深忌恨，多次在武则天面前进谗言诋毁他。加上李孝逸本是唐朝宗室，所以武则天对李孝逸逐渐失去信任。武则天将李孝逸降职为施州刺史，武承嗣又指使人诬告李孝逸在益州时，曾自解其名字中的“逸”字，说：“逸字中有兔，兔是月亮中的东西，当会有作天子的名分。”武则天念李孝逸住日有功于已，减免他的死罪，削除名籍，流放到儋州。
李孝逸到儋州不久，便含恨而死，唐睿宗复位后，追赠李孝逸为益州大都督。