陇西李氏算得上时代悠久，陇西本就是秦国境内，随着秦国的崛起，陇西李氏以武立足。秦代陇西郡最早的郡守是李崇，后人尊他为陇西李氏的始祖。李氏成为陇西郡的名门望族是由李崇祖孙三代人创建的:李崇之次子瑶为南郡守，封狄道侯;其孙信为大将军，封陇西侯。李信相信大家都认识，跟随秦始皇统一天下，是秦王嬴政最信任的年轻将领之一。灭燕赵立有大功。后领兵二十万攻打楚国，先是一路凯歌，后来因为昌平君反叛秦国而腹背受敌，被楚将项燕大败。后随王贲灭辽东燕国，灭齐国。
到了汉朝，汉文帝之后陇西李氏出现一批比较出名的将领，李广在汉文帝时期出击匈奴因功为中郎。景帝时，先后任北部边域七郡太守。武帝即位，召为未央宫卫尉。元光六年，任骁骑将军，领万余骑出雁门（今山西右玉南）击匈奴，因众寡悬殊负伤被俘。匈奴兵将其置卧于两马间，李广佯死，于途中趁隙跃起，奔马返回。后任右北平郡太守。匈奴畏服，称之为“飞将军”，数年不敢来犯。元狩四年漠北之战中，李广任前将军，因迷失道路，未能参战，回朝后自杀。李广死时，他长子李当户、次子李椒都已经过世，仅留下幼子李敢。李敢当时是霍去病的部下，因立有战功被封为关内侯，听说父亲死讯，认为是卫青任意调离李广，因此打伤卫青。卫青隐藏了李敢的打人不法行为，但卫青的外甥霍去病却不能接受部属殴打自己舅舅，后来在甘泉宫狩猎时射杀了李敢。李广的孙子李陵出击匈奴，被包围后投降，使陇西李氏在郡中名望下降。
到了两晋南北朝时期，段业自称凉州牧，李暠被授为效谷县令。李暠自称西汉飞将军李广十六世孙，他的高祖父李雍、曾祖父李柔都在晋朝做官，历任郡守之职；祖父李弇则在前凉张轨幕下担任武卫将军，封爵安世亭侯；其父亲李昶从小有美名，但很早去世，李暠是他的遗腹子。隆安四年，北凉的晋昌太守唐瑶反叛北凉，向敦煌、酒泉、晋昌、凉兴、建康、祁连六郡传发檄文，推举李暠为冠军大将军、沙州刺史、凉公，兼任敦煌太守。李暠在境内大赦，建年号为庚子，建立西凉政权，追尊祖父李弇为凉景公，父亲李昶为凉简公。李暠死后，太子李歆继位，史称西凉后主。
之后李歆与北凉交战被杀，其弟敦煌太守李恂在敦煌嗣位。次年北凉军继续围攻敦煌，李恂战败，乞降不成后自杀。西凉就此被北凉攻灭。
李宝投靠北魏拓跋氏，为内都大官，李氏在北朝的崇高地位由此得以确立。其子李冲，是北魏时期杰出的政治家、改革家、与皇室联姻，巩固了李氏在北魏，北朝的士族中的地位。北魏是陇西李氏成为北方高门的最重要时期，子弟为官爵者80多人，见诸史籍者90多人，李氏在政治上的成就以及自身儒学的修养，使得陇西李氏最终成为天下名门望族。西魏时期，李虎跟随宇文泰东征西战，成为西魏“八柱国”之一，赐姓大野氏，拜太尉，封陇西郡公。
权位荣盛，莫与为比。死后追封为唐国公。关于李虎是属于陇西李氏还是赵郡李氏，历史上各说纷纭。本来没这么多争议，只因李虎有一个叫李渊的孙子。他的孙子继承了他唐国公的爵位，隋失其鹿后，一统天下，创立了大唐王朝，所以历史对李唐是不是陇西李氏有很多争议。唐太宗李世民自称出自陇西李氏，其实也是为了李唐地位，毕竟陇西李氏是所有李姓地位中最高的门阀。
陇西李氏历史上最耀眼的人物就这位与秦皇汉武齐名的唐太宗李世民，李世民可以说是为李唐的建立立下最大功劳的人，李世民少年从军，曾往雁门关解救隋炀帝。首倡晋阳起兵，拜右领军大都督，受封敦煌郡公，领兵攻破长安，拜尚书令、光禄大夫，受封秦国公、赵国公。唐朝建立后，领兵平定薛仁杲、刘武周、窦建德、王世充、刘黑闼等割据势力，为唐朝的建立与统一立下赫赫战功，拜天策上将，封秦王。如果说“宣武门之变”是他的黑点，他即位后听取群臣意见，虚心纳谏。对内文治天下，厉行节约，劝课农桑，实现休养生息、国泰民安，开创“贞观之治”。这些历史功勋完全可以盖掉他的污点。对外开疆拓土，攻灭东突厥与薛延陀，征服高昌、龟兹和吐谷浑，重创高句丽。设立安西四镇，与北方地区各民族融洽相处，获得尊号“天可汗”，为唐朝后来一百多年的盛世局面奠定重要基础。
而后李唐经历了武周代唐，神龙政变，唐玄宗李隆基即位后开元盛世，李唐达到极盛。
唐玄宗后期，天宝年间，安史之乱，李唐由盛转衰。安史之乱后藩镇割据、宦官专权导致国力渐衰；中后期经唐宪宗元和中兴、唐武宗会昌中兴、唐宣宗大中之治国势复振。878年爆发黄巢起义破坏了唐朝统治根基，907年朱温篡唐，唐朝覆亡。唐朝也是陇西李氏最辉煌的时刻。唐朝晚期，黄巢起义及朱温叛乱，严重打击了士族门阀，士族由此走向衰落，陇西李氏也渐渐沦为庶族。陇西李氏从先秦开始唐朝结束，从刚开始的以武立足到北魏时正式成为豪门望，之后李唐的陨落，长达一千两百多年，所以有的文章称陇西李氏为第一门阀。