李孝基是唐朝宗室，西魏北周时期八柱国之一李虎的孙子，北周梁州刺史李璋的次子，唐高祖李渊的堂弟。父亲李璋与赵王宇文招密谋杀害隋文帝，事情泄露而被诛杀。唐高祖即位后，追封毕王。武德元年（619年），李孝基受封永安王，历任陕州总管、鸿胪卿，因罪免官。

武德二年（619年），刘武周的部将宋金刚侵犯汾浍地区。夏县人吕崇茂杀死县令，举兵反叛，自称魏王，并向刘武周请兵援救。朝廷重新启用李孝基，任命他为行军总管，率军前往讨伐叛乱，工部尚书独孤怀恩、内史侍郎唐俭、陕州总管于筠全部隶属其统辖。刘武周派遣其将领尉迟敬德援助吕崇茂，大战于夏县，唐军战败，李孝基与唐俭等人都被敌军俘虏。后来李孝基图谋逃回唐朝，结果被刘武周杀害，唐高祖为之发哀，废朝三日，赐其家帛数千匹。平灭刘武周后，没有找到他的尸体，只得招魂而葬，追赠左卫大将军，赐谥号壮。