《旧五代史·唐书列传五·李存孝传》中记载："本姓安，名敬思。少于俘囚中得隶纪纲，给事帐中。及壮，便骑射，骁勇冠绝，常将骑为先锋，未尝挫败；从武皇救陈、许，逐黄寇，及遇难上源，每战无不克捷…存孝每临大敌，被重铠橐弓坐槊，仆人以二骑从，阵中易骑，轻捷如飞，独舞铁楇，挺身陷阵，万人辟易，盖古张辽、甘宁之比也。"
景福元年（892年）正月，王镕、李匡威合兵10余万攻尧山，李克用任命李存信为蕃、汉马步都指挥使，协同李存孝一同攻打王，李存孝、李存信二人互相猜疑忌恨，各领一军逗留观望而不肯进军。情急之下，李克用只好改派李嗣勋统军，这才大败幽、镇两州的军队，斩杀擒获3万人。这李存信也不是什么好鸟，回李克用那里进谗言道："存孝有二心，常避赵不击。"
本来，之前为了挫李存孝的锐气，杀杀他的威风一遍统御，李克用就有一打压李存孝，二人之间已经有了嫌隙。现在李存孝听说此事，更加惶恐，情急之下派人暗中联络老对头梁（朱温）和赵，向朝廷上呈表章以邢州、洺州、磁州3州归顺朝廷，并请赏给他节度使的旌旗与节钺，及会同各道军队讨伐李克用。这一愚蠢的举动彻底坐实了反叛的罪名，也将自己送入万劫不复的境地。
乾宁元年（894年）3月，面对李克用大军围困，弹尽粮绝的李存孝只好请求投降。李克用将他押回太原，以车裂处死。据说，当绳结绷紧时，李存孝手脚因自然反应发力，竟使奔马后退无法分尸。如此神力，可谓冠绝古今。最后，还是李存孝请求刽子手挑断了他的脚筯和手筯，才将其杀死。正值36岁盛年的猛将就此陨落。
