武德元年(618年)，唐高祖封为永安郡王，历任陕州总管、鸿胪卿，后因犯罪而被免官。武德二年(619年)，刘武周的将领宋金刚入侵太原，夏县人吕崇茂杀害了县令，举兵造反自称魏王，与刘武周呼应。朝廷便任命李孝基为行军总管，统帅工部尚书独孤怀恩、内史侍郎唐俭、陕州总管于筠攻打他们。后来刘武周派遣尉迟敬德暗中赶来援助，与吕崇茂夹击，唐军大败。李孝基及于筠等都被俘虏，密谋亡归，为刘武周军所害。唐高祖为其发哀，废朝三日，赐其家帛千匹。晋阳平定后，没有找到尸体，招魂以葬，追赠左卫大将军，赐谥号壮。

李孝基无子，以其兄李韶之子李道立为嗣。