李嗣恩原本姓骆，是吐谷浑部族人。从小随部族游牧打猎，很早就精于骑射。乾符五年（878年）冬天，振武节度使李国昌出师讨伐党项，吐谷浑首领赫连铎乘虚攻陷振武。李克用率军接战，大败赫连铎，夺回振武镇。这年李嗣恩年仅十五，跟随赫连铎袭击振武，战斗中负伤被俘。李克用见他年纪幼小，长得浓眉大眼，十分精神，破例免他一死，收归自己帐下做了士卒。
李嗣恩知恩图报，从此对李克用忠心耿耿，誓死效忠。他随李克用入关追剿黄巢，冲锋陷阵，杀人无数，积功升至铁林军小校。乾宁二年（895年），关中三镇叛乱，乱军攻入长安，逼得唐昭宗逃往南山躲藏。李克用率军入关，打败三镇乱军，收复了长安，派李嗣恩奉表往南山献捷，请昭宗回京。唐昭宗大喜，当即加封他为检校散骑常侍。以后他又从李嗣昭转战四方，屡立战功，不断加官晋爵，升为突指挥使，被李克用收为义子，赐姓李。
天九年（911年）秋季八月，梁帝朱友派大将康怀英、牛存节等人率兵五万进犯河中。河中节度使朱友谦遣使前来告急，晋王李存勖命李存审统军前往救援。李存审与梁军相持两月，胜负不分，再次派人请求增兵。十月，李存勖亲自挂帅，率李嗣恩等众将自泽州赶赴河中，路经平阳（今山西临汾西南），与梁军不期相遇，短兵相接发生混战。李嗣恩时为先锋，挺枪纵马，率先闯入梁军阵中。他一面狂呼乱喊，一面左右盘刺，不知有多少梁军被他洞穿胸膛，许多人还未来得及招架，就被挑下马去。正在大呼酣战，一员梁将率一股精兵冲到他面前，手中也是提着一杆长枪。两人也不搭话，双枪齐出，战到了一起。李嗣恩拨转马头，往回就跑，敌将不知是计，随后赶上。
这员梁将是汴军中的一名虎将，一杆长枪使得神出鬼没。李嗣恩与他大战二十回合也没能把他拿下。李嗣恩心焦，忽然拨转马头，往回就跑。敌将不知是计，随后赶上，持枪往李嗣恩后心刺去。李嗣恩身子一伏，使这一枪刺了个空，然后反手一枪正中梁将的右肋，将他挑落下马。这股梁军见首领落马，一哄而散。李嗣恩喜爱这位梁将的英武，勒马走近看他伤势如何，不料那梁将突然从地上跃起，持矛劈面刺来。李嗣恩万没想到他身负重伤仍能发难，故而没能避开，被他刺中嘴部，登时口破血流，幸亏梁将重伤之余力气不足，没有造成严重的损伤。众军士一哄而上，将那个梁将乱刀砍死，李嗣恩想阻止也来不及了。
李嗣恩匆匆裹伤，重又投入战斗，发现李存勖和他的亲军被数倍的梁军包围，就奔过去解围。他一边策马急奔，一边张弓搭箭，连珠般地射出十几支箭，将离晋王最近的十几员梁军将官射落马下。康怀英在附近督战，被他一眼瞧见，拉满弓一箭射去，却因距离稍远，箭势下落，射中了康怀英的坐骑。康怀英大惊失色，扭头望向箭头来处，发现李嗣恩正引弓对他瞄准，吓得他“妈呀”一声，拨马便逃。众人跟着后退，一撤数里。
晋军乘势追赶，一直追到白径岭，打死打伤汴军数千名。战斗结束，李存勖亲自探望李嗣恩，仔细检查了他的伤口，好生慰勉一番。河中战役结束，李存勖就提升他做了内衙马步都将、辽州刺史。
天十二年（914年）三月，梁末帝朱友贞析魏博镇为两镇，引起魏博军乱。节度使贺德伦遣使请与晋结盟，请求晋王出兵平乱，李存勖亲自率军出征。梁将刘奉命率精兵万人争夺魏博，沿洹水趋魏县，布置防御，迎战晋军。李存勖艺高人胆大，私自率领一百余名士兵侦察敌营。刘望见晋王人少，突率一军冲出，围住晋王混战。幸有骑将夏鲁奇拚力冲杀，保护李存勖冲出重围。晋军闻声来援，击退刘。
刘驰入魏县城中，数日不出。晋军前往挑战，但见城上人影绰绰，却不见有人搭腔。李存勖生疑，令人潜入成中侦察，返回报告说，城中并无汴军，听百姓说梁军二日前就悄悄拔营走了。李存勖道：“我听说刘用兵，一步百计，其中肯定有诈。”于是再命人上城侦察，果见城上全是扎得稻草人。李存勖说：“刘必是乘我主力尽在魏州，潜师偷袭晋阳。这一招倒颇为厉害。不过他出发才有两天，走的又是偏僻小路，以避人耳目，肯定走不了多远。我们即刻追赶，不难取胜。”于是挑选万名精骑，命令众将分头追赶。又令李嗣恩率领五千骑兵星夜兼驰，从大路直趋晋阳。
李嗣恩心急似火，唯恐梁军先到晋阳。晋阳城中只有守军数千，若不能及时赶到，后果不堪设想。李嗣恩率领军士急进，每日只在午时打尖休息，晚上只睡二个更次，终于赶在刘之前到达晋阳。刘因怕晋军知晓，不敢走大路，专捡山间小路而走。正值雨季，霖雨积旬，汴军倍程兼行，非常辛苦，不是得了脚肿病，就是得了痢疾，加上山路险阻，崖谷泥滑，只能攀着藤萝前进，一天只能走几十里。好不容易到达乐平，听说李嗣恩已率援军赶回了晋阳，李存勖又统领大军在后追赶，立即慌了手脚，连忙率军退走。李嗣恩因功转任代州刺史，充石岭关以北都知兵马使。
天十三年八月，振武被契丹攻破，节度使李嗣本被俘尽节。李存勖令李嗣恩继任振武节度使，防守契丹。天十五年，李存勖征其入朝，卒于太原。天成初年，唐明宗李嗣源感念旧勋，下诏追封太尉。