他在太守时，凿通天社山，重新修筑了蒲江大堰，兴修水利，提高了生产力，还搞城市建设，使郡城焕然一新，以致"吏民悦之"，做出了很大的政绩。刘备发现了李严这个人才，于是破格提拔，任命他为尚书令。
又过了一年，公元223年，刘备病重，征召李严与诸葛亮一同来到永安宫。他将儿子刘禅托孤给李严和诸葛亮，以李严为中都护，统管内外军事，手握兵权，留下镇守永安；而诸葛亮还是丞相，辅佐刘禅处理政务。刘禅即位后，封李严为都乡侯、假节，加光禄勋。这时的李严，位极人臣，由于手握兵权，权势已经不次于诸葛亮了。《三国志》中记载如下：
三年，先主疾病，严与诸葛亮并受遗诏辅少主；以严为中都护，统内外军事，留镇永安。
