李嚴年輕時為郡中專職吏員，以才幹知名。荊州牧劉表讓他到郡中各縣任職。曹操進入荊州時，李嚴正為秭歸縣令，於是西往奔蜀，劉璋用他為成都縣令，又獲得能幹的名聲。
公元213（建安十八年），任李嚴代為護軍，在綿竹一帶抵抗劉備。李嚴率領部下投降劉備，劉備任命他為裨將軍。
平定成都後，李嚴被任命為犍為太守、興業將軍。益州因在劉璋治理下，法紀鬆弛，德政不舉，威刑不肅。
劉備於是命軍師將軍諸葛亮、揚武將軍暨蜀郡太守法正、昭文將軍伊籍、左將軍西曹掾劉巴和李嚴五人一起制定《蜀科》，後來成為了蜀漢的法律體系的基礎。
公元218（建安二十三年），盜賊馬秦、高勝等在妻阝縣起兵，招集隊伍數萬人，到達資中縣。
當時劉備在漢中，李嚴不待另外發兵，只率本郡士兵五千人前往討伐，斬殺馬秦、高勝等人。
其餘人都四散逃命，回家為民。不久後，越巂郡夷帥高定率軍圍攻新道縣，李嚴前往解圍，高定被擊敗後逃走。
劉備於是加封李嚴為輔漢將軍，兼任原郡郡守如前。
在犍為太守上，表現出其優秀治政能力：鑿通天社山，修築沿江大道，大興土木，把郡城整修一新，以致「吏民悅之」，「觀樓壯麗，為一州勝宇」。
李嚴性情孤傲，難以與人相處，在任期間大蓋房舍滿足一己之私，曾因遷移郡治官邸一事與持反對態度的郡功曹楊洪爭執，楊洪一氣之下主動辭職引退。
都督江州後，又與屬下牙門將王沖發生摩擦，王沖自知為李嚴所疾恨，懼怕因此被誣陷罪名而叛逃降魏。
李嚴自視甚高，護軍輔匡等年齡與地位與李嚴差不多，但李嚴卻不願主動與他們來往。
公元222（章武二年），劉備伐吳敗回，徵召李嚴進永安宮，任命他為尚書令。
公元223（章武三年），劉備病重，李嚴與諸葛亮一道受遺詔輔佐少主劉禪；以李嚴為中都護，統管內外軍事，留下鎮守永安。公元223（建興元年），被封為都鄉侯、假節，加光祿勛。
公元226（建興四年），諸葛亮在漢中，準備發兵伐魏，於是想調李嚴率軍鎮守漢中，但李嚴想盡辦法推脫不去，卻要求劃分五個郡作為巴州，讓他擔任巴州刺史，諸葛亮沒有答應。
此前又曾勸諸葛亮應該受九錫，慫恿諸葛亮進爵稱王，被諸葛亮加以駁斥。二人由此不睦，逐漸形合影離。
李嚴的同鄉尚書令陳震出使東吳前，私下裡對諸葛亮說「李正方腹中有鱗甲」，暗示李嚴心術不正，可能會製造事端。諸葛亮以「大事未定，漢室傾危，伐平之短，莫若褒之」，認為自己與李嚴還是可以相忍為國、並肩合作的。
公元230（建興八年），曹魏大司馬曹真準備三路進逼漢川，為加強漢中防務，遂要求李嚴率二萬人趕赴漢中阻擊敵軍。
李嚴不滿被調離江州，在私下傳言說司馬懿等已經設定了官署職位來誘降他，諸葛亮知其意，於是上表遷李嚴為驃騎將軍，又表其子李豐接替督主江州防務，李嚴這才願意北上漢中。
諸葛亮命李嚴以中都護署丞相府事務。李嚴改名為李平。
公元231（建興九年）春，諸葛亮出兵祁山，李平負責督運糧草。夏秋之季，正逢陰雨連綿，糧草運輸供應不上，李嚴派參軍狐忠、督軍成藩傳話給諸葛亮，讓他撤軍，諸葛亮得到信後答應退兵。
李嚴聽說軍隊已撤退，於是又故作驚訝，說：「軍糧充裕，怎麼又退軍呢！」
用意在於解脫自己督辦糧草不力的責任，顯出諸葛亮延誤戰機的錯誤。
他又上奏後主，說「軍隊偽裝撤退，其實是用來引誘敵人好與其決戰」。諸葛