光绪五年（1879年）6月6日，李根源生于云南腾越（今云南梁河九保）。
光绪十年（1884年），李根源由祖母黄氏教读《三字经》 、《千字文》开蒙。
光绪二十一年（1895年），李根源入腾冲来凤书院读书。
光绪二十四年（1898年），李根源应永昌府试中秀才。
光绪二十六年（1900年） 5月，李根源赴省参加乡试，因八国联军攻陷北京而停考 。
光绪二十九年（1903年），李根源晋省参加乡试，但没考中， 考入昆明高等学堂，从陈荣昌学习。
光绪三十年（1904年）8月，李根源考入公费留日。11月，入振武学堂与士官学校。
光绪三十一年（1905年）7月，李根源到横滨拜访孙中山，随后参加了东京召开的同盟会的筹备大会 [5] 。
光绪三十二年（1906年）1月，李根源任云南留日学生同乡会会长，《云南》杂志社经理。
宣统元年（1909年）8月，李根源回国。9月26日，任云南讲武堂监督兼步兵科教官，旋升总办，负责全权筹办该校各项事宜。武昌起义后，与蔡锷等发动新军响应，成立大汉军政府，任军政总长兼参议院院长，继任云南陆军第二师师长兼国民军总统。
宣统三年（1911年）初，受命带领辛丞贵等人深入片马筹设边防，深入小江流域勘察达半年有余，制成了《滇西兵要界务图注》。8月，调离云南讲武堂。在大理建立大理模范中学和永昌师范学校 。10月30日晚，李根源指挥驻守昆明的清军第三十七协第73标革命士兵，攻克昆明北门，攻占军械局，占领五华山。起义胜利后成立了“大中华国云南军都督府”，李根源担任军政部总长兼参议院院长。不久，李根源改任第二师师长兼国民军总统。
民国元年（1912年），创办腾冲师范传习所。7月10日 ，李根源在滇西通电解职。
民国一年（1913年）1月，国会议员选举揭晓，李根源当选为众议员。2月初，李根源来到北京。不久，袁世凯密令抓捕李根源、邹鲁。李根源得到密报，急忙逃出北京，南下上海。根据孙中山、黄兴的意见，李根源等人奉两广实力派领袖岑春煊赶往广州，组织讨袁军。7月下旬，岑春煊、李根源等南下广州。11月，袁世凯下令缉捕国民党员，李根源避赴日本，入早稻田大学习政治经济。
民国三年（1915年）11月，李根从日本回到上海。12月24日，蔡锷、唐继尧等通电护国， “护国战争”开始。这期间，李根源回到香港，组织反袁机关。他在香港接应蔡锷，并安排他返回昆明。
民国四年（1916年）3月上旬，李根源与梁启超在香港讨论了成立南方军务院的计划。5月1日，护国军 “两广都司令部”宣布在广东肇庆成立。岑春煊被推举为两广护国军都司令，梁启超为都参谋，李根源为副参谋。李根源被北洋政府总统黎元洪任命为陕西省省长。
民国六年（1917年）2月20日，李根源到任陕西省长。5月26日，段祺瑞被黎元洪免职，陕西督军陈树藩于31日通电宣布陕西独立，脱离中央，李根源拒绝在通电稿上签字，被拘禁在西安土地庙街。10月21日，被监送离陕。
民国七年（1918年），南下广州，历任驻粤滇军总司令，督办广东海疆防务，雷琼镇守使等职。
民国十一年（1922年）9月26 日，黎元洪特任李根源为北洋政府航空督办。11月29日，任命李根源为北洋政府农商总长。
民国十二年（1923年），因反对曹锟贿选总统，李根源辞去其国会代表职，隐居吴中。
民国十六年（1927年），葬母亲阙氏于藏书小王山，建阙茔精舍，经营“松海”十景。
民国二十年（1931年），担任《吴县志》总纂，并撰冢墓、金石卷。同时，担任吴中保墓会会长，创办“善人桥农村改进会”、阙茔小学、成人学校。被国民政府聘为国难会议议员。
民国二十五年（1936年），为营救“七君子”而奔走。
民国二十七年（1938年）夏，李根源回到云南，被聘为省 政府顾问。
民国二十八年（1939年），应国民党政府监察院院长、好友于右任力请，出任云贵监察使，担任腾冲益群中学董事会董事长。
民国二十九年（1940年）春，李根源返回昆明就任云贵监察使职。
民国三十年（1941年），担任腾冲茶叶讲习所名誉所长。
民国三十一年（1942年）5月24日，李根源从昆明启程，5月28日到达保山。6月2日，李根源的驻地由卧佛寺迁往龙王塘。6月7日，李根源主持在金鸡小学文昌宫召开军民动员大会。7月3日，李根源离开板桥前往大理，并在界头正式宣誓就任腾冲县抗日县长，并成立了“国民党军事委员会滇西战时干部训练团”。
民国三十二年（1943年）3月，李根源奉命回陪都重庆述职，此后即留住重庆。
民国三十四年（1945年）初，抗战胜利，李根源辞去了云贵监察使之职，回到云南腾冲，即积极倡导修建腾冲国殇墓园。担任腾冲私立高级商科职业学校董事会董事长。
1950年6月，李根源应中央人民政府的邀请，从昆明乘飞机前往北京列席政协全国委员会第一届全体会议。
1965年7月5日，病逝于北京，骨灰安葬于藏书小王山。