李明铨在黄埔军校学习了三个月，就和周逸群一起被周恩来派到贺龙部队（国民革命军第九军第一师）从事宣传工作。李明铨被分配在第九军第一师第一团当政治主任，团长贺锦斋是贺龙的堂兄。

担任团政治部主任时，李明铨在周恩来的领导下，在军队中举办读书班，宣传马列主义，在士兵中教唱《北伐战歌》。

贺锦斋在向贺龙汇报工作时说：“李明铨是我的一个‘膀子’，他的话总在理，打仗不怕死，当兵的都听他的，的确是个能人。”

1927年4月，蒋介石发动了反革命政变，大批共产党人惨遭杀害，这时，贺龙的第九军改编为中国革命军第二十军，贺龙任军长，周逸群担任党代表，李明铨任一师政治部主任。7月中旬，贺龙率领的第二十军以“东征讨蒋”的名义从武汉开赴南昌。

受党组织的委托，周恩来、朱德、刘伯承、叶挺委任贺龙为总指挥，于1927年8月1日发动了南昌起义。李明铨所在一师的指战员与驻守在江西南昌的国民党第五方面军的警备团展开了殊死的争夺战，李明铨冲锋在前，最终占领了敌人固守的警备司令部。

南昌起义，震惊了中国，也震惊了世界。起义第二天，国民党反动派下令进攻南昌。

起义部队在贺龙带领下，按计划向南挺进，于8月3日撤出了南昌城。

后来，贺龙的起义部队在广东潮汕一带遇上了绝对优势的敌人，部队被打散了，贺龙带着李明铨、贺锦斋从海上坐船到了上海。在上海，贺龙、李明铨接受组织安排，回到湖北开展工作。

1928年元月，贺龙、李明铨、卢东生、贺锦斋来到湖北省监利县，发动了荆江两岸的年关暴动。就在起义部队从监利县开往湘鄂西时，李明铨身患重病，贺龙把他安顿在公安县一户老百姓家养病。

李明铨病愈后，一时找不到贺龙，就去襄阳找到他的入党介绍人李实。随后，李明铨接受了鄂西北地下党的工作安排，返回房县“隐蔽力量，开发山城”，把革命的火种带到了房县。

李明铨回到房县后，很快在当地学校找到一份教师的工作当掩护开展工作。在教授高年级国文课的时候，李明铨物色了十几名进步青年，发展了包括他五哥李明祯、木匠王守训在内的30多名共产党员。

1931年农历五月初三，李明铨与贺龙取得联系，里应外合夺取了房县城，配合贺龙的红三军在房县建立了苏维埃政府。

当贺龙在房县城见到李明铨时，紧紧握着他的手说：“小李子，总算把你找到了，我到湖南桑植县后，还派专人到公安县去找过你。”

贺龙把一起来的柳直荀、邓仲夏也介绍给了李明铨。

房县苏维埃政府成立时，李明铨发展的地下党员全部参加了红军，就连李明铨14岁的七弟李明钰也参加了红军。

李明铨担任房县苏维埃政府副主席职务，分管地方武装，配合贺龙的红三军北打张连山，东荡“大刀会”，西捉匪旅长，屡立战功。在李明铨的组织和领导下，房县“赤卫队”、“红色补充军”、“少年先锋队”也先后成立。

1931年9月，贺龙率领的红三军转战洪湖，李明铨和柳直荀全面负责房县苏区工作。

1932年元月，逃亡在外的土豪劣绅纠集光化、均县（今丹江口市）、谷城保安团，配合深山里的“大刀会”、“白带会”等几万人的武装向房县苏区大举进攻。房县苏维埃政府被迫迁到上龛区（今房县上龛乡）。

为了保存革命的种子，李明铨和柳直荀带着被改编成“房县独立团”的3000多名红军战士，经巴东、远安、荆门到达洪湖，在潜江改编为鄂北独立团，编入红八师。红军走后，国民党卷土重来，李明铨一家人惨遭杀害。

李明铨到达洪湖时，正值洪湖苏区“肃反”扩大化，李明铨被错误杀害。牺牲时， 李明铨年仅26岁。