他身为国民党陆军上将，却几次被蒋介石“永远开除党籍”。解放战争后期，积极响应毛泽东的号召，参加新政协会议。他逝世后，毛泽东亲赴中山公园悼唁。
李济深，1885年出生于广西苍梧一个殷实的农民家庭。其父为人正直忠厚，学识广博，为乡人所敬慕。李济深从小亦读亦耕，在读书之余参加农田耕作和上山放羊。在他6岁时，父亲因长年奔波操劳过度，不幸早逝，他便跟随叔父读书，一直到12岁。
1926年1月，在国民党第二次全国代表大会上，李济深被选为中央执行委员会委员、中央执行委员会常务委员会候补委员、国民政府委员、国民政府军事委员会委员等职。4月，又兼任黄埔军校副校长。
1929年3月，在蒋介石和桂系军阀李宗仁、白崇禧之间爆发了蒋桂战争。蒋介石以伙同李宗仁、白崇禧“分头发难、谋反党国”的罪名，将李济深扣押，软禁在南京汤山，剥夺其军政大权，并“永远开除党籍”。1931年九一八事变后，李济深被释放。之后，他拒绝接受蒋介石的收买，开始组织反蒋组织，反对蒋介石的独裁统治。1933年10月23日，蒋介石召开国民党中常会，将李济深第二次“永远开除党籍”。
1937年7月，抗日战争爆发了，李济深积极拥护毛泽东提出的国共合作、共同抗日的民族统一战线。他对中共抗日的主张、诚意和行动也是极为赞赏和钦佩的。蒋介石鉴于全国的抗日形势，被迫撤销对李济深的通缉令，并先后任命李济深担任国民政府军事委员会委员、国民政府战地党政委员会副主任委员、国民政府军事参议院院长等职，还授予李济深陆军一级上将军衔。
抗日战争胜利后，李济深联络冯玉祥等人反对蒋介石发动内战，曾两次在庐山与蒋介石面谈，批评蒋介石的内战政策。他同李章达、蔡廷锴等先后两次召开会议，正式成立中国国民党民主促进会，并被推选为主席，联络国民党内爱国民主人士，反对蒋介石内战独裁，为促进国内和平民主而努力。
1947年3月9日，李济深在香港发表《对时局意见》，号召国民党内“每一个对国家负有责任感的人”，都应勇敢地站出来“改正党内反动派的错误政策”。5月，国民党中央以“背叛党国”的罪名，将李济深第三次“永远开除党籍”，并下令“全国通缉”。
1948年1月，中国国民党革命委员会在香港成立，宋庆龄被推选为名誉主席，李济深被选为中央执行委员会主席。李济深曾说：我不懂什么是共产主义、社会主义，但我相信共产党、毛主席是真正为民族为人民谋利益的，一切稍微具有正义感和民族感的人，都应该赞同和拥护共产党、毛主席的主张和事业。
1949年1月，李济深等一行36人，应中共中央的邀请，从香港乘轮船赴大连，尔后到达沈阳，受到各界群众的热烈欢迎。6月，李济深在北平参加了新政协会议的筹备工作。
1949年9月，李济深代表民革参加在北京召开的中国人民政治协商会议第一届全体会议，并当选为中央人民政府副主席和政协全国委员会副主席。1954年9月，他在第一届全国人民代表大会上，当选为全国人民代表大会常务委员会副委员长。
1959年10月9日，李济深因患胃癌和脑动脉血栓，在北京逝世，终年75岁。
李济深逝世时，毛泽东、刘少奇、周恩来、朱德等国家领导人都曾到中山公园吊唁。1959年10月12日，举行了李济深公祭大会，朱德委员长主祭，林伯渠副委员长致悼词。