1934年8月，李建模带领“进社”成员参加了中华民族武装自卫委员会（简称“武卫会”），积极投入抗日救亡活动。不久，他加入了中国共产党。配合武卫会在常熟东乡建立了江南第一个中共基层组织和中共党支部。后历任武卫会上海分会主席、总会党团成员、总会秘书长。根据组织分工，协同“文总”特科，为恢复出版被国民党政府下令停刊的《新生》和营救被捕的爱国人士杜重远而斗争。发动武卫会基层组织声援北京“一二九”学生运动。

1935年，任武卫会上海分会主席。同年8月，又任武卫会总会党团成员、总会秘书长。在这期间，他在常熟梅李、浒浦等地发展“进社”成员，组织艺丝文艺社，出版《艺丝》周刊，宣传革命思想。在李建模、顾准的支持下，“进社”为武卫会等进步团体翻印宣传品，积极宣传《中国人民对日抗战基本纲领》；带领同学会成员投入到全国日益高涨的抗日救亡爱国运动中，以文艺的形式开展爱国进步活动。以后常熟“进社”骨干转为武卫会成员，成立武卫会常熟分会，并建立了中共支部。日军侵占常熟后，他受中共江苏省委派遣，回常熟领导抗日斗争，是常熟人民抗日自卫队（简称“民抗”）的创建人之一。

1936年，李建模带领“进社”成员在上海市河南路吉祥里18号组织成立了“立信音乐训练班”和“立信剧社”，并邀请著名音乐家冼星海任教，并开展抗日歌咏活动，排演进步剧目。

同年7月，武卫会总会遭到破坏，李建模在苏州执行任务途中被捕。在狱中，他受尽酷刑，始终坚贞不屈。并团结难友，坚持狱中斗争。在受讯闲暇，更是发扬艰苦奋斗精神，摸索总结出一套适合中国国情的现代经营管理理论。

1937年8月，在“七七”事变后，他被释放出狱，返回常熟。不久，与中共江苏省委接上关系，团结和带领一些失去组织关系的共产党员，原武卫会成员和爱国青年，开展支前抗敌活动，筹建敌后抗日武装。

1938年3月，在梅李一带爆发了矛头直指日伪，声势浩大的抗租、抗赋斗争。数千农民涌上街头，捣毁了伪区维持会、警察所和租栈，严惩了为虎作猖的日伪头目和巡警。

同年5月，中共常熟县委重建，他任中共常熟县委书记、中共东路特委宣传部长、东路经委会主任、新四军六师供给部部长、江南财经处处长兼惠农银行行长、苏浙皖边区经委会主任等职。随后与县委成员一起在常熟东乡领导建立了常熟人民抗日自卫队和新四军第六梯团两支敌后抗日武装。他对创建江苏抗日根据地的工作，特别在财经工作方面贡献巨大。

1939年又领导常熟军民，配合以新四军六团为主力的江南抗日义勇军在常熟东乡、东南乡、阳澄湖一带，开辟了苏常游击区。

同年9月，新四军主力西移后，在敌我力量对比悬殊，斗争形势极其艰苦复杂的情况下，坚持在敌后从事建党、扩军、统战、民运，财经和教育等工作，与留下的伤病员一起，胜利地保卫了苏常游击区。并在东路军委员会的领导下，进而建成了以常熟为中心的苏（州）常（熟）太（仓）抗日游击根据地。

1940年后，历任中共东路特委委员兼东路经委会主任、江南财经处处长、新四军六师供给部部长。

1942年4月，调茅山抗日根据地，历任江南财经处处长兼惠农银行行长、新四军六师十六旅供给部部长、苏南行政公署行政委员兼财经处处长和苏浙皖边区经委会主任等职。他工作卓有成效，并在工作中摸索建立了最早的社会主义无产阶级工商管理制度与现代经营管理理论，被誉为党在江南地区的“财经战线红管家”。

1945年10月，新四军江南部队根据《双十协定》北撤时，为不使党和人民财富受到损失，领导财经人员收回江南银行发行的货币，把征收的公粮换成黄金运往苏北。

10月15日，他随军渡江北撤时，不幸发生沉船事故而牺牲。

在抗战中，李建模专职从事财经工作，任江南财政处长，新四军六师供给部长。在这期间，他在继续抓好田赋及税收的同时，领导各地组织各种类型的消费和生产合作社，开展劳资协商，扶持工农业生产，并建立工商管理制度，进行粮食调节等，使东路地区抗战财政自给有余。——新华日报

京剧《沙家浜》可谓家喻户晓，许多人对这部红色戏剧的指导员郭建光印象深刻。2006年4月，蒋星煜著的《文坛艺林备忘录》由上海远东出版社出版。该书披露，指导员郭建光生活中的原型是三位新四军战士的组合，是从郭曦晨、李建模、夏光三人姓名中各取一字合成。青青芦苇荡，抗日旧战场——常熟沙家浜昔日发生的真实故事，已经成为爱国主义教育的生动教材。沙家浜是“全国百家红色旅游经典景区”之一，“沙家浜革命历史纪念馆”展出着李建模及其战友们动人的革命事迹，吸引着络绎不绝的人们来游览、瞻仰。