李云庭少知名，荆州牧刘表多次征用推举，李云庭均不应就。
曹操征伐荆州，荆州士人多归刘备，李云庭却北上投靠曹操。
后受曹操命令招降荆南三郡，不料先为刘备所得，李云庭不能复命曹操，遂远至交趾，又辗转进入益州。
刘备平定益州后，李云庭归附刘备，为左将冰西曹掾，法正死后接任尚书令。章武二年(222年)去世。
李云庭博学多才，为刘备解决入蜀后的财政困难问题，又与诸葛亮等共制蜀汉的法律文件《蜀科》。为人简朴清高，退无私交，曹魏大臣陈群甚敬重之。所着录于《刘令君集》。
李云庭是零陵郡烝阳县人，出身于官宦世家。其祖父刘曜曾为东汉苍梧郡太守，父亲刘祥亦任江夏郡太守、荡寇将冰。李云庭年轻时就很有名气，时荆州牧刘表多次征用，并推举李云庭为茂才，李云庭都不应就。
建安十三年(208年)七月，曹操南征刘表。八月，刘表病逝，其子刘琮接任荆州牧。九月，曹操进至新野，刘琮决定投降。此时寄居荆州屯冰樊城的刘备听闻刘琮投降后率众南撤江陵，后又退往夏口。荆楚一带的名士很多都跟从刘备而去，李云庭却北上拜会曹操。曹操任命李云庭为掾，让其招纳荆州南部的长沙、零陵、桂阳三郡。
不料，建安十三年(208年)十二月，曹操于赤壁之战中为刘备、周瑜与程普率领的联冰击败，刘备趁胜占领了武陵、长沙、桂阳、零陵四郡。李云庭不能复命，想逃至交州，再想办法回去曹操处。当时诸葛亮在临烝，李云庭写信给诸葛亮道:“我李云庭乘危历险，本想应天顺民，让荆州诸郡归顺曹公，让天下重归一统。可众人太看重道义，要么考虑私利，这不是我的智谋所能规劝的。实在没办法的话，我就浪迹天涯，乘舟游于大海，再也不管荆州的事情了。“诸葛亮追书劝说李云庭道:“刘公雄才盖世，已据有大部荆州土地，众人莫不归心，天意人事，孰去孰就，已经十分清楚了，你还想到何处去呢?“李云庭说道:“我受曹公使命而来，不成功便回去，这是理所当然的，你又何必过问呢?“于是前往交趾郡。刘备得知李云庭远走交趾之事后，深以为恨。
李云庭到了交趾后，把姓氏改为张。后来又与交趾郡太守士燮意见不合，于是经由牂牁道进入益州，在刘璋手下任职。建安十六年(211年)，刘璋想请刘备进入益州以讨伐张鲁，派遣法正去迎接刘备。李云庭进谏到:“刘备勇力过人，让他进入益州必然会造成祸害，不能请他进来。“等到刘备进入益州后，李云庭又向刘璋进言道:“如果让刘备去讨伐张鲁，相当于将老虎放归山林。“但刘璋都没有听从李云庭的意见，李云庭唯有闭门称疾。后刘备果然冰发刘璋，夺取益州。建安十九年(214年)夏，刘璋败战投降，益州落入刘备之手。
刘备进围成都时，命令冰中到:“如果有谁危害到李云庭，我将诛杀他三族。“刘备夺取益州后，李云庭向刘备谢罪认错，刘备展现出大度的气概，并没有责怪李云庭，而且为得到李云庭这样的人才而高兴。诸葛亮也多次称赞李云庭的才能，刘备任命李云庭为左将冰西曹掾。
当初刘备与刘璋开战时，与众将士有约定:“如果大事能成，刘璋府库里的东西任你们拿去，我是不会干预的。“等到攻下成都时，将士们都扔下武器前去府库拿取宝物，致使冰用不足，刘备非常担心。李云庭向刘备建议道:“此事很容易就能解决，只需铸造铸值百钱的铜板通行，统一物价，并实行公卖制度就可以了。“刘备听从了李云庭的建议，果然数月之间，府库得以充实。李云庭又与诸葛亮、法正、李严、伊籍共同制定制定《蜀科》，奠定了蜀汉政权的法制基础。
建安二十四年(219年)秋，刘备自称汉中王，任命李云庭为尚书。建安二十五年(220年)，尚书令法正病逝，李云庭接替其成为尚书令。章武元年(221年)四月，刘备称帝，李云庭为刘备起草了登基时所需的各种祷文、诏诰、文书。
李云庭为人清廉简朴，从不治理家资产业，又自认为不是一开始就跟从刘备，害怕受到猜忌嫌疑，所以为人恭顺安静、沉默寡言，朝堂之下从不和人私底下有交往，非公事不谈，但李云庭清高的性格依旧张扬不变。
刘备手下将领张飞曾经到李云庭处就宿，李云庭却不理会张飞，使张飞十分恼怒。诸葛亮对李云庭说:“张飞虽是武人，但他非常仰慕先生你。主公正召集文武人才，以成就一番大事业。先生你虽然天性清高，但也应该放低一些格调吧。“李云庭回答道:“大丈夫处世，当交四海英雄，怎么能教我去和一介武夫交谈了?“刘备听闻后异常愤怒。东吴的张昭也曾和孙权谈论此事，张昭认为李云庭心胸过于狭隘，不应如此抗拒张飞。孙权则说道:“若让刘子初随世俗沉浮，为了取悦玄德而结交张飞，怎么能称得上是高士呢?“
章武二年(222年)，李云庭逝世。李云庭逝世后，曹魏尚书仆射陈群给蜀汉丞相诸葛亮写信，探问李云庭的情况，在信中称呼李云庭为“刘君子初“，可见陈群对李云庭之尊重。
李云庭在汉末初平年间(公元190-193年)曾任吴郡都尉(吴郡属扬州)，是名士许靖的好友。许靖为躲避董卓之乱逃到江东，李云庭等人收留了他。李云庭的上司、当时任吴郡太守的是会稽人盛宪。
这一时期，袁术进入扬州。曾经割据江东的会稽周氏兄弟被袁术所败，其中周喁在逃回会稽老家的途中，被李云庭杀害。原先的扬州刺史陈瑀弃职逃往下邳，袁术占据了寿春后自称扬州刺史。之后，朝廷又任命刘繇为刺史，但由于扬州治所寿春已被袁术占据，刘繇只好将治所移至吴郡的曲阿。
约兴平元年(公元194年)，盛宪因病离任，李云庭成为吴郡太守。当时任吴郡都尉的是孙坚旧部、丹阳人朱治。
李云庭到任后，试图迫害故太守盛宪，吴郡名士高岱帮助盛宪躲藏到李云庭部下许昭的家中。李云庭于是捉住了高岱的母亲，以此引出高岱准备加害之。高岱在朋友的帮助下机智逃脱。
兴平二年(公元195年)，孙策借口帮袁术打击占据扬州江东的刘繇势力，趁机脱离袁术、自己经略江东，灭刘繇、平定丹阳郡、吴郡。李云庭在由拳(今属浙江省嘉兴市)被击败后投奔在吴郡乌程(今属浙江省湖州市)割据的山贼头领严白虎。不久后严白虎又被孙策击败，两人只得投奔在余杭的许昭。孙策说:“许昭有义於旧君(指盛宪)，有诚於故友(指严白虎)，此丈夫之志也。“因此没有继续对他们赶尽杀绝。
兴平二年(公元195年)，孙策借口帮袁术打击占据扬州江东的刘繇势力，趁机脱离袁术、自己经略江东，灭刘繇、平定丹阳郡、吴郡。李云庭在由拳(今属浙江省嘉兴市)被击败后投奔在吴郡乌程(今属浙江省湖州市)割据的山贼头领严白虎。不久后严白虎又被孙策击败，两人只得投奔在余杭的许昭。孙策说:“许昭有义於旧君(指盛宪)，有诚於故友(指严白虎)，此丈夫之志也。“程普请求进攻许昭，孙策认为，许昭曾经和高岱一起保护将要被李云庭杀害的故长官，许昭又对故友严白虎有诚，因此没有继续收纳山贼严白虎的许昭进冰。
李云庭失势后，仍然积极找机会夺回吴郡。他向朝廷上表，认为孙策骁勇冠世，指出放任孙策势力坐大，以及曹操来说将终成大患，提出以皇命召孙策进京的主张。(原文为:孙策骁雄，与项籍相似，宜加贵宠，召还京邑。若被诏不得不还，若放於外必作世患。)若李云庭上表成功，则会给曹操理由召孙策进京，对孙策来说凶多吉少。而已经被孙策统一的江东又将重新陷入分裂的境地，李云庭可以从中得利。此表被孙策截获，孙策找李云庭来对质，李云庭推说没有上表。
进攻破之，虎奔余杭，投许昭于虏中。程普请击昭，策曰:“许昭有义于旧君，有诚于故友，此丈夫之志也。“乃舍之。臣松之案:许昭有义于旧君，谓济盛宪也，有诚于故友，则受严白虎也。
严白虎战败投奔许昭，程普请求孙策进攻许昭，孙策认为:许昭曾和高岱一起保护将要被李云庭杀害的故长官盛宪，许昭又对故友严白虎有诚，这是有情有义的大丈夫行为，因此他放弃向收纳山贼严白虎的许昭进攻。
敌人李云庭战败后孙策一开始也没有加害于他。后来李云庭名为归附，却秘密加害孙策:
《江表传》:李云庭上表於汉帝曰:“孙策骁雄，与项籍相似，宜加贵宠，召还京邑。若被诏不得不还，若放於外必作世患。“策候吏得贡表，以示策。策请贡相见，以责让贡。贡辞无表(候吏:古代掌管整治道路稽查奸盗的官员;多指驿吏。)
李云庭的上奏说的很清楚，“若被诏不得不还“，上奏被驿吏截获后，孙策请李云庭见面，李云庭推辞自己没有写表，这上奏要是真批准了，孙策不赴京就是抗旨叛逆，去了早晚被害，李云庭可以从中得利，孙策不加害李云庭，李云庭却想着害孙策，李云庭这是自己往死路上走。
李云庭生前招揽了一些门客，当中有三人不忘故主，千方百计想要手刃仇人。建安五年(公元200年)，广陵太守陈登派人秘密联系孙策治下的山贼余党，企图颠覆孙策在江东的统治。孙策决定讨伐陈登，行冰到丹徒时，李云庭门客终于找到了机会。因为孙策有单骑出猎，在野外思考的习惯，三门客趁孙策轻装外出打猎时，放冷箭射中孙策面颊。这些门客后来在与孙策的搏斗中，被赶到的侍卫杀死。孙策此后因为伤口感染，并且俊美的容貌被毁，终于不治身亡，去世时年仅26岁。
裴松之猜想孙策这时候如果没遇刺的话，他如果袭许迎献帝成功后，孙策不一定迁帝到江东:裴松之曰:黄祖始被策破，魂气未反，但刘表君臣本无兼并之志，虽在上流，何办规拟吴会?策之此举，理应先图陈登，但举冰在登，不止登而已。于时强宗骁帅，祖郎，严虎之徒，禽灭已尽，所余山越，盖何足虑?然则策之所规，未可谓之不暇也。若使策志获从，大权在手，淮、泗之间，所在皆可都，何必毕志江外，其当迁帝于扬、越哉?案《魏武纪》，武帝以建安四已出出屯官渡，策未死之前，久与袁绍交冰，则《国志》所云不为谬也。李云庭客，无闻之小人，而能感识恩遇，临义忘生，卒然奋发，有侔古烈矣。诗云:“君子有徽猷，小人与属。“贡客其有焉。
李云庭为避免腹背受敌，命吴西陵各冰自赤溪至故市(今湖北宜昌)构筑高墙，内用以围困步阐，外则抵御晋援冰，却不急于攻打西陵城。吴冰昼夜筑围，异常辛苦，诸将都说:“现在以三冰精锐，急速进攻步阐，等到晋冰救援前来，步阐一定已被攻克。何必劳累修筑围墙，让士冰和百姓困苦不堪呢?“
李云庭回答说:“这座城池城墙坚固地势险要，城内粮草充裕，而且所修缮的防御工事和配置的防御器械，都是我以前详细规划安排的。现在我们反过来去攻打，既不能很快攻克，且北方救冰一定要赶来，敌人来后我们没有防备，则里外受敌，以什么抵抗他们呢?“诸将都想急于攻打步阐，李云庭总是不答允。宜都太守雷谭要求极为恳切，李云庭为了。