李伯秋出身舊知識分子家庭，他五歲時便在父母的教導下開始認字、讀書，七歲進入西式學堂學習，成績一直十分優異，二十歲那年，他順利考入北師大，主修文學與教育專業。1936年中旬，李伯秋在好友的帶領下開始從事抗日救亡運動，由此走上了革命的道路。
1937年初，李伯秋受邀加入中共黨組織，抗戰爆發後，他奉上級黨委訓示前往山東上司工農運動，号召廣大無産階級群衆團結起來抵抗侵略者，保衛我們腳下的熱土。1939年，陳光将軍與羅帥帶領八路軍一一五師主力進入山東開辟革命根據地，李伯秋得知這個好消息後立即趕去投奔，陳光很欣賞他這樣的知識分子，随即将他安排到師教導隊服役，一年後他被下放到基層連隊擔任副指導員。
别看李伯秋是文人出身，他打起仗來可毫不含糊，每次都身先士卒，沖在最前面，光是在1941年，他便因作戰勇敢三次獲得羅帥嘉獎。至1943年，李伯秋已然升任山東軍區某主力師的政委，兼任軍區政治部委員，是羅帥麾下最得力的幹将，深得羅帥的欣賞和青睐。
1945年，李伯秋跟随羅帥進軍東北，随即被編入東聯擔任某縱隊政治部副主任，他曾先後參加過臨江戰役、江南戰役，聯合兄弟部隊痛擊國民黨軍，取得了一連串的勝果。1950年下旬，李伯秋又奉命率部進入北韓與聯合國軍作戰，并在從長津湖、平壤、漢城等地連戰連捷，打得不可一世的聯合國軍丢盔棄甲、抱頭鼠竄。1954年，李伯秋被召回國内，出任東北軍區高幹，1955年，他被授予少将軍銜，同時兼任國防委員，可謂功成名就。
時間來到1975年，大陸地質學家突然觀測到渤海沿岸地區爆發了比較激烈的地殼運動，這預示着在不久的将來，此地很有可能會發生大地震！情況緊急，刻不容緩，地質學家連忙将相關情況彙報給黨中央，請求盡快疏散群衆，盡量降低地震的破壞力度。黨中央随即指令時任沈陽軍區副司令的李伯秋趕往事發地點主持疏散工作，提前做好防災、減災準備。
果不其然，在兩個月之後，遼甯海城便爆發了裡氏7.3級地震，不過由于沈陽軍區早有防範，是以地震并未造成多少人員傷亡和财産損失，人民的力量戰勝了自然災害！事後，李伯秋因為處理災情得當而受到了黨中央的大力表彰，毛主席親自給他簽發了嘉獎令，他幾乎在一夜之間“火”遍全國，成為了廣大老百姓心目中的大英雄。
李伯秋成名之後，很快便受到了以江青、王洪文等人為核心的陰謀集團的拉攏，令人失望的是，李伯秋在這個關鍵時刻沒能守住底線和氣節，竟甘願做陰謀集團的爪牙，往後一年多時間裡，他在江、王的授意下，颠倒黑白陷害了不少老同志，制造了一系列冤假錯案。
1976年9月，毛主席病逝之後，江青、王洪文等人立即開始緊鑼密鼓的準備搞陰謀事變，奪取國家最高權力，而李伯秋為了策應江、王，居然在遼甯組織了一群激進分子，成立了所謂“第二武裝”，打算和解放軍進行武裝對抗。
眼看形勢越來越危急，華國鋒同志和葉帥當機立斷，動員中央警衛團和衛戍區的部隊對江青、王洪文等人實施抓捕，以雷霆之勢迅速粉碎了陰謀集團。一周之後，沈陽軍區奉黨中央指令，暫停了李伯秋的一切職務，并對他實施隔離審查。此時李方才如夢初醒，他意識到自己犯下了大錯，于是立即給黨中央寫信道歉，請求諒解。
進入80年代，在中央政法委的推動下，最高檢、最高法、公安部等部門組成了一個專案組，開始着手處理一些動蕩遺留問題，審判在動蕩中犯有大錯陰謀分子，其中江青被判處死緩、王洪文則被判處無期徒刑，至于李伯秋，他雖然也犯了錯，但并沒有造成比較惡劣的負面影響，而且他在事後一再悔過、道歉，認錯态度十分積極，是以最高檢最終決定不起訴他，将他無罪釋放。
1986年，李伯秋被開除黨籍和軍籍，并被強制安排到沈陽養老，1990年，在一些老同志的斡旋下，李伯秋獲得副師級幹部待遇，每個月的終身俸由200元上漲到500元，足夠他維持日常開銷，2005年，這位飽受争議的同志走完了餘生，時年八十九歲。