仁宗潜邸，文学侍臣
李孟自幼力学，博闻强记，通贯经史，善文章，常纵论古今治乱兴衰之故，有志用世。当时科举尚未恢复，读书人谋求官职的主要途径是担任吏员，李孟不愿由吏途出仕，于是在家开馆教授生徒，来学者甚多，声名益著，前辈名士大夫如商挺、王博文、刘宣、魏初过汉中，皆与交往。至元十九年，随父居四川（时李唐当就任四川行省幕职），行省拟辟为掾，辟为晋原县主簿，皆辞不就。时值权臣阿合马被杀，主张行汉法的皇太子真金得以真正参决朝政，支持新任中书右丞相和礼霍孙改革阿合马专权时的弊政，起用儒臣；二十年，刑部尚书崔彧又奏陈时政十八事，中有广开言路，多选正人，以及博访耆儒硕望，以重翰林之选等条，被世祖采纳，诏命中书省、御史台商议施行。朝政出现了革新气象。李孟以为施展其学识才能的时机已到，乃赴京师，受到行中书右丞杨吉丁器重，推荐给真金，召见于东宫，未及擢用而真金死（至元二十二年），杨吉丁延请为家塾师①。翰林诸名公尝识其才，呈请中书省授以馆阁之职，但铨曹却拟为梓潼县主簿，不受。二十三年，李唐出任夔府路（治今四川奉节）总管府经历，孟离京赴夔府省亲。二十八年，随父还居汉中。
三十一年，李孟在父亲敦促下再次北上求仕，路过关中，时元成宗即位，诏命各省采访世祖朝政事以备修史，陕西行省留孟参与讨论编次，送京进呈。皇太后阔阔真（真金妃）为孙子海山、爱育黎拔力八达（已故真金次子答剌麻八剌之子）选聘名儒为师，李孟被推荐当选。大德三年（1299），海山出镇漠北。爱育黎拔力八达留京中，孟“日侍讲读”，甚得亲信和敬重，召画工为之画象，命集贤大学士王颙书其号“秋谷”二大字，亲自刻匾并署名其上，旁注“大德三年四月吉日为山人李道复制”①。成宗闻孟名，诏授官职，执政者以孟未尝登门拜谒，沮格不行。成宗晚年疾病缠身，朝政多决于皇后卜鲁罕及执政大臣。大德九年六月，立卜鲁罕所生皇子德寿为皇太子。十月，出于卜鲁罕之谋，遣爱育黎拔力八达与其母答己出居怀州（今河南沁阳）。李孟仍随侍爱育黎拔力八达，忠勤如故，为他讲论古先帝王得失成败之理及治天下之法，并引荐人才为其用。于是，更加受到信任，成为心腹谋士。出谋画策，两定内难。
大德九年十二月，皇太子德寿死。十一年正月初八，成宗病故，一场争夺皇位的斗争随即爆发。自世祖依汉制册立皇储，就赋与了皇太子真金一系继承皇位的正统地位。成宗别无其他嫡嗣，真金长子甘麻剌一支已出封漠北，“具有盟书，愿守藩服”，“不谋异心，不图位次”②，因而有资格继承皇位的只有答剌麻八剌嫡子海山和爱育黎拔力八达。成宗皇后卜鲁罕操纵朝政多年，曾谋贬爱育黎拔力八达母子，为了免遭报复并继续掌权，不愿皇位落入海山兄弟手中，遂与其党左丞相阿忽台、平章八都马辛、中政使怯列等策划，先实行皇后临朝称制，以安西王阿难答（世祖第三子忙哥剌之子）为辅，掌握主动权，然后拥立阿难答为帝。阿难答与诸王明里铁木儿已于成宗死前三日至大都，参与谋划。朝中反对立安西王的一派以右丞相哈剌哈孙为首，他秘密遣使分赴漠北和怀州，向海山、爱育黎拔力八达报告，请他们速回京城。爱育黎拔力八达犹豫未决，李孟进言，先指出安西王图谋皇位违背了“支子不嗣”的世祖典训，继而说以利害，谓形势危急，而海山远在万里，一旦安西王得逞，下诏来召，势将难以自保。经他启发，爱育黎拔力八达母子决计回京，二月十六日至大都。哈剌哈孙守宿东掖门，称病卧床以抵制皇后内旨，爱育黎拔力八达遣李孟前往与他计议，适逢皇后接连派人来探病，孟假装医者，从容上前为哈剌哈孙诊脉，瞒过了皇后使者耳目。据《元史·李孟传》记载，孟从哈剌哈孙处得知安西王即位日期已定，即还报，主张先发制人，尽快采取行动。同列意见不一，有人认为，皇后掌有玉玺，可以调动四卫之士（怯薛），安西王侍卫亦多，而殿下（爱育黎拔力八达）侍卫才数十人，恐难成功，不如等兄海山到来再行动。李孟分析说，皇后之党违弃祖训，欲立庶子，人心必然疑惑不附，殿下进入内庭，晓以大义（指对宿卫之士），凡明白事理者都将舍彼而听命于殿下，成功必有把握；如果失去了时机，让安西王抢先即了位，即使海山来到，他岂肯拱手让位，必将发生内战。爱育黎拔力八达命以占卜决之，卜者按照李孟的事先嘱咐只言大吉，于是决计举事。据《武宗纪》、《仁宗纪》及《哈剌哈孙传》，哈剌哈孙于三月一日夜遣人密报皇后已定于三日临朝称制的消息，并提出不能等海山到来，“当先事而发”的主张。应该说，后一种记载更具权威性，哈剌哈孙以右丞相兼掌一部分宿卫并守宿宫内，他的主意无疑起着决定性作用。但根据同时代人对李孟“定难”功勋的赞颂，孟运筹定策，不避艰险与嫌疑，在这次政变中确是起了重大作用。传记所载事实是可信的，很可能是在他与哈剌哈孙的秘密联络中商议了计策，故敢于力主先期举事。三月二日，爱育黎拔力八达率李孟等侍从、卫士由延春门入宫，哈剌哈孙来迎，立即控制了宫廷，召捕阿忽台等诛之，囚阿难答、明里帖木儿（后送上都由武宗下令赐死），贬卜鲁罕皇后出居东安州。
政变一举成功，爱育黎拔力八达监国，李孟被任为中书参知政事。孟久在民间，备知民情，其处理政务兴利除害，悉皆得当；因抑绝侥幸之风引起群小人不满，仍毫不退缩。然而，随着政变成功而来的海山兄弟之间的皇位风波，却使他陷入因窘恐惧。海山居长，又因统军漠北，手握重兵，论名分和实力，皇位自当优先属他。但在他还没有南还之前，爱育黎拔力八达便在朝中诸王、大臣和宿卫军支持下扑灭政敌，先掌握了皇权，当下就有诸王阔阔出、牙忽都等请爱育黎拔力八达早登帝位，据《元史·仁宗纪》载，他当即推辞，表示无意“觊望神器”，皇位应属其兄海山。但令人疑惑的是，其母答己却请阴阳家推算两子星命以“问所宜立”，“推算”结果兄凶弟吉，即遣内侍以此传谕海山，意在要他主动退让而拥立其弟①。可是海山野心勃勃，一闻成宗死讯，其部下大将就提出以武力为后盾来取皇位；三月至和林，迫不及待地召集诸王勋戚大会商议推戴，并向他们颁发赏赐。对母亲的劝谕，他极为恼怒，竟指责为“近日任事之臣”的奸谋，并表示皇位志在必得，随即亲率大军南下。在这种情况下，答己只得慌忙遣使迎请海山南来即位。李孟在这场皇位风波中的态度不明，只是他作为爱育黎拔力八达的心腹谋士参与策划政变，事成后又立即被任命为执政大臣，不能不招致嫌疑。海山对“任事之臣”的指责充满杀机，无疑使他深感震惧，于是就在海山南来之际提出辞职说：“执政大臣宜出于嗣天子亲擢，今銮舆在道，臣未见颜色，诚不敢冒当重寄。”爱育黎拔力八达不准，他竟不告而别，逃到许昌陉山中隐居。五月，海山（武宗）即位，果然就有人告发说：“内难之初定也，李孟尝劝皇弟以自取。”武宗察其诬，不予追究，爱育黎拔力八达也不敢再推荐李孟。避难隐居中，他作有《寄东宫二首》诗（东宫指爱育黎拔力八达，武宗即位后立为皇太子，兄弟达成妥协）①，表达了对朝廷政争险恶的认识：
艰危勤扈从，俯仰尽周旋。小试屠龙技，翻成抱虎眠。
脱钩鱼纵壑，漏网鸟冲天。万事众今始，灰心未死前。
十年陪顾问，一旦决安危。自合成功去，应惭识事迟。
长城何自坏，孤注莫相疑，辟谷求仙者，高明百世师。
时隔两年多，爱育黎拔力八达才在一次内宴上向武宗提起李孟定难之功，遂命寻访之，遣使召至京，至大三年（1310）正月入见，特授平章政事、集贤大学士、同知徽政院事，只是虚衔清职。
就在这一年，发生了企图废储另立的风波。武宗滥行赏赐，奢侈无度，以致库藏空竭，宠信脱虎脱、三宝奴、乐实等敛财之臣，立尚书省，任为宰执，授以重权，通过发行至大银钞、增加税课等手段进行搜括。尚书左丞相三宝奴等恃宠专权，惧皇太子爱育黎拔力八达，通过宦官李邦宁劝武宗另立皇子为皇太子，并以“建储议急”，亟召右丞相康里脱脱来议，因脱脱反对而作罢①。三宝奴所说：“今日兄已授弟，后日叔当授侄，能保之乎？”可能就是武宗本人的忧虑，此事背后必有武宗与其弟皇太子爱育黎拔力八达之间复杂、微妙的权力斗争和政治路线斗争。至大四年正月，武宗死，爱育黎拔力八达立刻罢尚书省，并以“变乱旧章，流毒百姓”的罪名将丞相脱虎脱、三宝奴、平章乐实等处死，随即任命李孟和太子詹事完泽为中书平章政事以掌政务；三月，以储君身份，无须通过忽里台推举形式直接宣布即位（是为仁宗）。在这段虽隐秘却十分激烈的斗争期间，李孟一直居于京中，与爱育黎拔力八达当有接触，可是关于他的活动竟毫无记载。唯同时人姚燧（武宗时任太子宾客、翰林承旨）称颂他说，当成宗死后和武宗末年，“洪济于艰，嘉猷是赖，两扶青天之红日”②；张养浩（武宗时任太子文学、中台监察御史）也明白说他“两定内难”③。看来，他在保储和仁宗即位过程中，也曾出谋画策，起了很大作用。
入主中书施行新政
李孟当政后，针对当时的弊政之尤甚者进行改革，主要有四项：一、节赏赐，办法是“复其旧”④，即按原行定例颁给，削其额外增赐和停止滥赐。二、重名爵。大德以来，名爵大滥，封授三公者无数；又僧、道皆另署官府管理，扰乱政事。孟奏请削夺滥冒名爵，罢僧道官。三、核太官之滥费。宣徽院掌宫廷饮膳、宴飨及宿卫廪给等事，太府监领左、右藏等内库，掌其钱物出纳，这些内廷机构收支不受政府核查，欺冒、滥支情况十分严重。李孟提出应予核查。至大四年三月仁宗令太府监：“自今虽一缯之微，不言于朕，毋辄与人。”（《元史·仁宗纪一》）当是施行新政的一环。四、汰宿卫之冗员。元代四宿卫（怯薛）人数累朝增加，同时，由于充当宿卫士（怯薛歹）是做官的捷径，诸色非蒙古人冒入者甚多，成为财政的沉重负担。仁宗诏命分汰宿卫士，汉人、高丽、南人冒入者还其原籍，当出于李孟之议。这四项改革都触犯到贵族、近臣的利益，虽蒙古大臣亦不敢议及，李孟乃能挺身任之，明知将有危险而不顾。他还奉命兼领国子监学，亲诣国子学课督诸生，整饬学政。建议：“四方儒士成才者，请擢任国学、翰林、秘书、太常或儒学提举等职，俾学者有所激劝。”仁宗采纳其议，诏“自今勿限资级，果才而贤，虽白身亦用之”（《元史·仁宗纪一》）。并命李孟博选南北才学之士任职翰林。仁宗即位一年就颇多善政，如选用儒臣，重视教育（增国子生额及其廪膳等），整顿机构（至元三十年后新设、升级诸衙门及冗员分别裁、并、降、罢），撙节经费等等。这和李孟多年教学的影响和当政后的辅佐有很大关系。他曾说：“道复以道德相朕，致天下蒙泽。”
当政才数月，李孟便请辞平章职，仁宗不允，谓“朕在位，必卿在中书，朕与卿相与终始。”至大四年闰七月，加封秦国公，命装潢其画像，填金刻匾，摹前赐号及亲署，令文臣作序、赞于其下。对一个布衣出身的汉族儒臣来说，可谓备极荣宠。然而，半年后，皇庆元年（1312）正月，李孟即告假归葬其父母于上党，虽仁宗嘱其事毕速还，却延宕至十二月（三月葬事已毕）方回京，并坚请辞政务，终于获准解除平章政事实职，保留原职衔、爵位，留任翰林学士承旨。皇庆二年夏，又缴还秦国公印绶。为什么李孟正当君臣相得之际却一再请求辞去相职？时人张养浩说是“公自以布衣致此，惧弗克任。”①实际上应有更深一层原因。对李孟的改革，“贵戚近臣恶其不利于已”，只是碍于有仁宗支持，不敢公然反对，但朝中还存在着以皇太后答己及其宠臣、中书右丞相铁木迭儿为首的另一强大守旧势力。他们处处掣肘新政，反其道而行之。至大四年十一月，李孟奏报了严重的财政状况：“今每岁支钞六百余万锭，又土木营缮百余处，计用数百万锭，内降旨赏赐复用三百余万锭，北边军需又六七百万锭。今帑藏见贮止十一万锭，若此安能周给！自今不急浮费，宜悉停罢。”指出营缮、赏赐仍为巨大支出。十二月，中书省臣奏：“今官未及考，或无故更代，或躐等进阶，僭受国公、丞相等职，诸司已裁而复置者有之。今春以内降旨除官千余人，其中欺伪，岂能悉知！坏乱选法，莫此为甚。”可见财政和官制方面的改革受到干扰（尤以“内降旨”为甚），并不顺利；反对新政的贵戚近臣有太后为之奥援，不能不使无“根脚”汉人李孟深感处境艰危。这从他的《偶成》诗（疑作于归乡葬亲期间）中可以看出：
日午山中道，停骖进步难，碱侵苔径滑，风吹毳袍寒。
匡国终无补，全身尚未安。一尊茅店酒，强饮不成欢。
皇庆二年十月，仁宗命中书省集议实行科举，李孟亦预议。十一月，颁《行科举诏》，定于下一年八月乡试，又下一年二月会试。当时科举停办已久，恢复科举一事，从世祖初年以来屡次议而不行，直到仁宗时阻力仍然很大，“大臣且笑且怒，下而素以士名，耻不出此，亦复腾鼓谤议。赞其成者数人耳”①。在这些赞成者中，李孟起了主要作用。他长期执教于潜邸，使仁宗深受中原文化的薰陶，形成“修身治国，儒道为切”（仁宗语）的思想和重用儒者的施政方针；在与仁宗论用人之道时，他提出了实行科举的主张：“自古人才所出固非一途，而科目得人为盛。今欲取天下人才而用之，舍科目何以哉。然必先德行经术，而后文辞，乃可得其真才以为用。”促使仁宗果断作出决策。延祐元年（1314）十二月，他被重新任命为中书平章政事；二年春，受命知贡举，主持了元建国以来的第一次科举考试，并担任廷试监试官。在《初科知贡举》诗中，他得意地写道：百年场屋事初行，一夕文星聚帝京。豹管敢窥天下士，鳌头谁占日边名。宽容极口论时事，衣被终身荷圣情。愿得真儒佐明主，白头应不负平生。七月，进阶金紫光禄大夫（正一品，原为从一品光禄大夫），勋上柱国，改封韩国公。
权奸的掣肘与迫害
然而，李孟第三次进入中书后，在政务上似未能有所作为。右丞相铁木迭儿专权，奏以孟分领钱帛、钱法、刑名。铁木迭儿怙势贪虐，孟不附权奸，但亦无力匡正。其《在朝思乡》诗有“中书三入成何事，画里相看亦厚颜”句，看来并非谦辞。延祐二年初，御史台因水旱上奏，议及“宰臣燮理有所未至”，孟即请辞职以“避贤路”①。其后又屡次以衰病不能任事乞解政务。四年七月，仁宗允其请，免去平章政事，复授翰林承旨。孟退居闲职后，日以文史自娱。
延祐七年正月，仁宗死，已被仁宗罢去相位的铁木迭儿立即又被太后答己任命为右丞相，重掌大权，大肆迫害曾弹劾过他的大臣；以李孟前在中书共事时不肯附己，乃谗构诬谤，夺其所受封爵，仆其先世墓碑，并降职为集贤侍讲学士，度其必不肯附就，即可借以中伤之。孟竟欣然就职，使权奸无从借口。从铁木迭儿一上台就把李孟作为迫害的对象来看，他对铁木迭儿专权也有过抗争，并非缄默容忍。至治元年（1321）四月，孟病死于大都。时人蒲道原的挽诗中有“事有难为可若何”，“磊落勋庸无复纪，令人愤懑寄哀歌”句②。反映了他晚年的处境和对他遭受迫害的不平。
李孟才气跌宕，落笔纵横，所作诗传播甚广，所进论议、奏章，常自毁其稿。有《秋谷文集》，今佚，唯《元诗选》存其诗若干首，《山右金石录》有其文一篇而已。