李存勖出身于西突厥沙陀部，本姓朱邪，家族世代为沙陀酋长。祖父朱邪赤心因镇压庞勋兵变立下赫赫战功，被唐朝皇帝赐姓李，并编入宗室谱籍。父亲李克用官至河东节度使，封晋王，驻节太原，逐步建立起河东割据势力。当时，梁王朱温盘踞宣武镇，控制着中原大地。为争夺中原霸权，李克用与朱温之间展开了长达二十余年的梁晋争霸战争，硝烟弥漫，血雨腥风。 李存勖是李克用与侧妃曹氏所生，自幼便显示出非凡的胆识与勇气，骑射过人，心性豁达，性格中透着几分豪气，又深得父亲宠爱。他酷爱读《春秋》，能够领悟其中的微言大义，同时又精于音律，文武兼备，早早便显露出异于常人的才情。

公元908年，李克用病逝。年仅二十四岁的李存勖继任河东节度使，袭封晋王。然而，李克用的养子李存颢、李存实等人自恃手握军权，又年长于李存勖，对他的继位极为不满。他们有的假病不朝，有的见面不拜，甚至怂恿叔父李克宁发动叛乱，意图谋害李存勖，并投降梁国。李存勖沉着应对，他首先取得监军张承业和大将李存璋等人的支持，然后抢先采取行动，在府中设下埋伏，成功擒杀李克宁、李存颢等叛乱分子，初步稳固了政局。 随后，他兼并河北幽州节度，使燕王刘守光归附。寿州刺史卢文进叛附契丹，引得契丹大军南下，山谷之间，毡车毳幕、羊马弥漫，气势汹汹。有人说契丹军多达五十万，而当时李存勖手下马匹仅有一万匹，却仍果断派遣李存审、李嗣源率军迎战。李嗣源率三千骑兵为前锋，行至距离幽州六十里的地方，契丹一万骑兵突然袭来。李存审、李嗣源迎战顽强，打得契丹军大败，毳幕、毡庐、弓矢、羊马散落满山，数不胜数。追击中，李存审、李嗣源俘斩契丹士兵数以万计，最终军队挺进幽州，守住了边疆。 公元920年，后梁河中节度使朱友谦攻取同州，叛梁投晋，却遭刘鄩围攻，只得遣使求援。李存勖命符存审、李嗣昭、李建及出兵救援，在同州、渭河两次大败刘鄩，追击至奉先一带，自此河中镇归附晋国。 公元922年，李存勖率五千骑兵先行至新城，遭遇契丹一万余骑兵，契丹军大为惊慌而退。李存勖分兵追击，行数十里，俘获契丹君主之子。契丹军在逃退途中，因沙河桥狭冰薄，大量溺水身亡。李存勖乘胜进军望都，将契丹军打得大败。九月，镇州因长期围困，粮尽力竭，被符存审攻破。张处瑾及党羽张处球、高濛、李翥等被俘送至魏州处死，张文礼亦被劈棺戮尸。李存勖兼领成德节度使，将成德镇直接纳入晋国版图。

公元923年4月，李存勖在魏州受诸镇劝进，自称皇帝，改元同光。他沿用“唐”为国号，追尊父祖三代为皇帝，与唐高祖、唐太宗、唐懿宗、唐昭宗并列七庙，以显示自己是唐朝合法继承人，史称后唐。后唐辖魏博、成德、义武、横海、幽州、大同、振武、雁门、河东、河中、晋绛、安国、昭义十三节镇，统五十州。 登基后，李存勖多次进攻后梁。公元923年10月，他自杨刘渡河，进至郓州，以李嗣源为前锋攻破中都，命李嗣源倍道兼程向汴州推进。初九日，李嗣源攻下汴州，朱友贞自杀，梁将王瓒开城投降。李存勖亲自抵达，登大梁门入城，后梁灭亡，晋国正式扩张。

公元925年11月，前蜀中书令王宗弼发动政变，囚禁王衍、后妃及诸王，自称西川兵马留后。他以王衍之名邀请李严到成都商谈投降。李严入城安抚前蜀百官、民众，命蜀军撤防。不久，李继岌率大军抵达成都，王衍率百官出城拜降，前蜀正式灭亡。 李存勖在位期间，同时并吞岐国，灭前蜀，得凤翔、汉中及两川之地，震动南方割据诸国，被史家称为中兴之主，唐室合法继承者。连死敌朱温都曾感叹：“生子当如李亚子，李克用虽死犹生啊，我的儿子们与他比，简直如同猪狗一般。”

然而，在位后期，李存勖沉溺声色，治国乏术，用人失当，纵容皇后干政，重用伶人、宦官，疏远功臣，横征暴敛，又吝啬钱财，导致百姓困苦、藩镇怨愤、士卒离心。公元926年4月，他死于兴教门之变，享年四十二岁，庙号庄宗，谥号光圣神闵孝皇帝，英年早逝，英雄末路令人扼腕叹息。