李存孝，少时力大无比，徒手搏虎，晋王收为养子，赐姓李，名存孝，为十三太保。
李克用在代北掠地时遇到他，收为义子，改姓名为李存孝，常跟随李克用担任骑将，南征北战。李存孝骁勇善战，经常带领骑兵做李克用的先锋，他身披沉重铁甲，手舞铁马鞭，腰挎弓箭长矛，独自挥舞铁冲锋陷阵，成千上万的人在他面前都丧胆逃退。李存孝常常带着两匹马跟随作战，骑着的马稍微疲乏，他就在阵地上改骑另一匹马，出入如飞。
888年（大唐文德元年），河南张言攻破河阳，洛阳留守李罕之前来归晋，李克用将李罕之安置在泽州，遣李存孝与薛阿檀、安休休等率军7000助李罕之收复河阳。朱温则亦派遣丁会、牛存节等援助张言。两军战于温县，梁军先扼太行，李存孝大败，安休休被擒。此时，晋军已得泽、潞二州，每年都出山东，与当时的昭义节度使孟方立争夺邢、洺、磁三州，李存孝每次都跟随出战。皆有功，官至邢台留后。
李存孝勇猛果敢，李克用军营中的将领都比不过他，后来同样是“义儿”的李存信出于嫉妒的挑唆而使他背叛了李克用，但以他一勇之夫，不是老谋深算的李克用的对手。
乾宁元年（公元894年）三月，存孝登上城楼，哭着对城下的李克用说道：“儿蒙王的大恩，位至将相，难道愿意舍父子的关系而投仇敌？这是由于存信诬陷的缘故。希望能活着见王，说一句话就死。”李克用很感伤，派刘夫人入城慰谕。刘夫人带着李存孝回来，他磕头请罪道：“儿于晋有功而无过，所以至此，是存信的缘故！”
于是将他押回太原，以车裂之刑处死。李克用本不想杀他，希望诸将为他求情，就此顺势免了他的罪，谁知诸将都妒忌他，没一个为他求情。李克用为此深恨诸将，但却没有谴责过李存信。李克用惋惜存孝，为之十多天不理政事，兵势也逐渐转弱，而朱温的势力则开始变得越来越强大。
李存孝墓在山西太原西山风峪沟口的太山脚下，其墓为一石砌坟丘，坟前有小平台，上面摆放着两枚石元宝，有石碑一幢，上刻“李存孝之墓”。
李存孝死后，李克用每次和诸将赌博，谈到李存孝都流泪不止。乾宁元年十月，昭义节度使康君立前赴晋阳拜见李克用。已未（三十日），李克用会聚属下各位将领尽情饮酒，喝到兴头上，李克用谈起李存孝，泪水不停地往下流。康君立平时和李存信亲近友好，不慎一句话触怒了李克用，李克用拔出剑来就向康君立砍去，把他囚禁在马步司，不久将他毒杀。