初入仕途
明朝崇祯十五年（1642年），李光地出生于福建安溪，自幼聪颖。十三岁时，全家遭遇山贼，后奋力脱险，归家后志于勤学。康熙三年（1664年），李光地乡试中举。康熙九年（1670年），庚戌科会试中成绩出众，高中二甲第二名进士，被选为庶常馆庶吉士。康熙十一年（1672年）九月，得授翰林院编修之职。康熙十二年（1673年），充任会试同考官。同年五月，请假南下福建省亲。
平定三藩
康熙十三年（1674年），靖南王耿精忠举兵造反，郑锦占据福建泉州。李光地与家人藏匿山谷间，郑锦和耿精忠派人招安，被李光地坚决拒绝。康熙十四年（1674年），李光地暗中书写密折，藏在蜡丸中，派人暗中送往京城，最后通过内阁学士富鸿基呈给皇帝。康熙皇帝看到密折后深为感动，嘉许李光地的忠诚，并下命兵部录其为领兵大臣。当时尚之信叛乱，率军占领赣州、南安，但未能进入福建。康亲王爱新觉罗·杰书自衢州攻克仙霞关，收复建宁、延平，耿精忠被迫请降。康亲王杰书军队进驻福州，命令都统拉哈达和赉塔讨伐郑锦，并打听李光地的所在。
康熙十六年（1677年），朝廷收复泉州。李光地在漳州拜谒拉哈达。拉哈达向康亲王上疏称：“李光地矢志为国，即使颠沛流离也不曾改变志向，应当予以褒奖。”康亲王下令优待，并提拔为侍读学士。李光地行到福州，恰遇父丧归家。
康熙十七年（1678年），同安蔡寅部起义军打着复明旗号，以万余人围攻安溪。李光地招募百余乡间勇士固守，断绝敌方粮道得以解围。不久后，郑锦派遣将领刘国轩攻陷海澄、漳平、同安、惠安等县，进逼泉州，断万安、江东二桥，断绝了清军的南北援助。李光地派遣使者赶赴拉哈达军告急，正遇大江涨水道路阻塞。于是李光地带兵从漳平、安谿小道进入，与叔父李日煌以及弟弟李光垤、李光垠合作进攻。大军进驻泉州，击破刘国轩部。拉哈达上报其功，李光地再次得到优叙，升迁翰林学士，不久后因功官至永州总兵。
康熙十九年（1680年）七月，守制已满的李光地返回京城，康熙谕示其不必候缺，即任内阁学士。李光地建言推举施琅担任平台将领，皇帝采纳了推荐，得以顺利收复台湾。陈梦雷是福建侯官人，与李光地同年考中进士，又一同担任编修官。正当陈梦雷在家闲居时，耿精忠举兵作乱。李光地派叔父李日煜暗中前往陈梦雷处打探消息，得知其真实意图后，约请他一同拟定奏疏密陈破敌之计。李光地独自将奏疏上呈，并之后大受皇上宠幸。等到耿精忠兵败之后，陈梦雷因为投附逆贼而被逮捕押往京师，关入大牢论斩。李光地就上疏述说与陈梦雷两次秘密约见的情况，陈梦雷这才得以免去死罪，被发配奉天戍守。
宦海沉浮
康熙二十一年（1682年），李光地请假送母亲返回原籍。康熙二十五年（1686年），李光地返回京城，被授予翰林院掌院学士，在御前讲席上值讲，并兼任日讲官和起居注官，还负责指导庶吉士。过了一年，因为母亲患病，李光地上疏请求回家探望。
康熙二十七年（1687年），李光地返回京城。当时正值孝庄文皇后丧期，礼部官员对他提出弹劾，指责他途中迟延，身为三品卿员而未能及时来京叩谒孝庄文皇后梓宫，请交吏部议处。吏部议降五级调用，被康熙降旨宽免。康熙二十八年（1689年）五月，他奏进的文章令康熙皇帝十分不满意，指斥他假冒道学，不能表率翰林，将他降为通政使司通政使。当年十二月，李光地重新被擢升为兵部右侍郎。
康熙三十年（1691年）二月，李光地又担任会试副考官，并与侍郎博霁、徐廷玺以及原任河督靳辅视察黄河工程情况。康熙三十三年（1694年）正月，李光地奉旨提督顺天学政。当年四月，李光地的母亲离世，按照礼制李光地需解职回乡丧居以尽孝道，称为丁忧守制。康熙皇帝颁下谕旨，称：“提督顺天学政关系紧要，李光地特行简用，可在任守制。”李光地接到谕旨后表示：“臣蒙荷圣恩，怎敢不以残喘自效？”不过，他还是提请康熙给予九个月假，让自己往返治丧。
康熙三十五年（1696年），李光地服丧期满，康熙命其官复原职。次年，授工部左侍郎，仍兼任顺天督学。康熙三十七年（1698年）十二月，因“居官优善”、“清廉”，迁任直隶巡抚。在任期间，李光地很好治理了当地水患，得到康熙帝褒奖，不久被拔擢为吏部尚书。
康熙四十年（1701年），主持治理永定河的河务工程顺利竣工，获得了康熙手书“夙志澄清”匾额及御制永定河诗、御服衣冠等赏赐物品。
康熙四十三年（1704年）三月，给事中黄鼎楫、汤右曾等人合疏弹劾李光地抚绥直隶灾民不利，不将灾民逃散情形据实陈奏，请求朝廷严加处分。八月，御史吕覆恒劾奏李光地处理秋审事宜任意断决，给事中王原又颏奏李光地荐人不当。但是，这些非议大多遭到了康熙帝的否决。在吏部尚书任上，李光地对兵制、官俸、蠲免钱粮等方面屡有建言。
康熙四十四年（1705年），吏部接到康熙谕旨：“李光地居官甚好，才品俱优，著升为文渊阁大学士。”这样，年过花甲的李光地正式登上了相位。
晚年生活
康熙四十九年（1711年）后，李光地数次上疏请求休致。而晚年的康熙因立储不当之事心中郁郁，身体多病，对李光地这位老臣很是眷恋。他慰留李光地道：“见到卿的奏折，朕心中惨然。回想当年一班旧臣，今已杳然而去。像卿这样的，不过只有一二人还在朝中，现今朕也老了，实在不忍再多说什么。”
康熙五十二年（1714年），李光地应邀出席千叟宴，得到许多赏赐。康熙五十三年（1715年）六月，李光地再次请求休致，康熙暂准给假两年，让其处理完家中事宜即返京办事。八月，李光地陛辞之时，康熙赐其“谟明弼谐”匾额 。
康熙五十五年（1717年）四月，李光地返京，奉命勘阅大学士王琰等人所纂《春秋传说》及榆讨张昭等人所辑纂字。次年正月，阁臣奏定孝惠章皇后谥号，疏中脱漏“章皇后”三字，部议将李光地降三级调用，康熙下旨宽免。
康熙五十五年（1717年）五月，李光地因疝疾速发，卒于任所，享年77岁。皇帝派遣恒亲王允祺前往吊唁，赏赐千两金，谥号“文贞”。雍正初年，加赠太子太傅，祀贤良祠。
