此时李氏宗亲除李渊诸子以外，唯李神通势力最大、任务最重，从李渊将山东一带军事委由李神通处置，可见他对李神通之信赖。公元621年，授任河北行台左仆射。李神通攻伐窦建德，虽兵败遭掳，却以唐帝血亲的关系被待以客礼。窦建德失败后，李神通被授命为河北道行台、尚书左仆射，仍在抚慰山东之重任。
公元622年，随军平定刘黑闼，升任左武卫大将军。公元627年，拜开府仪同三司，赐实封五百户。诸将相不敢论功叙勋于李神通之上，唐太宗李世民调降宗室郡王皆为县公时，李神通亦以功勋得以不降，可见李神通的功勋及地位对于李世民节制宗室、功臣有所用处。
公元630年，李神通去世，追赠司空，谥号靖。公元640年，唐太宗诏淮安王李神通与河间王李孝恭、赠陕州大行台右仆射郧节公殷开山、赠民部尚书渝襄公刘政会配飨唐高祖李渊庙庭。虽然李神通地位重要，但功绩的确不太突出，仅有的担任主攻手，却还失败了，后来一直都是担任副手，而且也无亮眼的战绩，经过再三考量，还是没能列入凌烟阁二十四功臣之列……
