李严年轻时任本郡的郡吏，以才干著称。刘表任荆州牧，派李严担任过一些郡县的官职。公元208年，曹操率军南下攻入荆州，李严正担任与益州相邻的秭归（湖北秭归）县令，他见荆州一带战乱将起，便弃官西行，入蜀投靠刘璋。刘璋任命他为成都县令，任职期间，李严又以治事能干闻名。公元213年刘璋提升李严为护军，派他到绵竹督促诸军抵御刘备的进攻。李严倒戈，率军投归刘备，刘备因之“军益强”。攻占成都后，刘备委任李严为犍为郡（郡治在今四川彭山）太守、兴业将军。

在犍为太守任上，李严更充分显露出他优异的才干，表现了出众的应变能力。公元218年，刘备与曹军争夺汉中，蜀军几乎倾巢出动，“盗贼”马秦、高胜乘机在郪县（今四川三台郪江镇）起事，聚众数万人，声势浩大，进军到距成都东面仅二百来里的资中县（今四川资阳），直接威胁蜀汉王朝都城的安全。当时李严手中虽只有少量的郡属治安军，但他看清汉中的战事正紧张，前线尚亟需增援，便不向诸葛亮请求援兵，果断地率五千郡士出击，以迅雷不及掩耳之势击破“盗贼”，斩其头目马秦、高胜。李严还注意安抚四处逃窜的余党，只要放下武器不再作乱，便均不处罚，让他们恢复民籍，回乡务农。这样，叛乱很快就平定了。

同年，越嶲郡夷帅高定出动大军包围了距犍为郡界很近的新道县。新道县自古即被称为川西地区“后户”，在当时成都与越嶲的交通上具有不可忽视的战略地位。川西地区至越嶲的交通自古由旄牛道担任，东汉后期旄牛“旧道”被阻塞后，只得改从经由安上（今四川屏山）的另一条“新道”。新道县就在这条新的交通干道上。已经占据了越嶲郡中心地区的高定，如攻取新道县，退则可以闭塞灵关，阻断道路，拥兵据险固守；进则可以挥兵直入犍为，窥视兵力空虚的川西地区，威胁蜀汉王朝的安全。李严闻讯后毫不迟疑，立即又率所部郡士星夜驰往救援，在新道县击破高定的大军，高定被迫龟缩回越嶲郡的中心地区。李严因在这两件事上卓有功劳，被提升为辅汉将军。

李严在犍为太守任上，还做过一些留名青史的好事。犍为郡城距成都一百多里，在岷江之西，因而由成都到犍为必须过岷江。过去岷江上曾修有大桥，名叫汉安桥，宽一里半，但每逢夏秋水大时桥总是被冲垮，交通中断，且需年年耗资费时进行修理。李严任犍为太守后，组织人力凿通了天社山，再沿江修筑了可通车的大道，另从上游用船摆渡过岷江。改道以后，行人、商旅大得其便，“吏民悦之”，都赞誉李严整修道路的功劳。李严还在郡城中大兴土木，把郡城整修一新，“城观壮丽，为一州胜字”。史书上评论，作为犍为郡的太守，两汉三国间没有人比李严更著名的了（《华阳国志·蜀志·犍为郡》）。

对李严治政的才干和他在犍为太守任上的功劳，诸葛亮和刘备都给予很高的评价。诸葛亮很赏识李严处理政事的敏捷和果断，曾称赞说：“部分如流，趋舍罔滞，正方性也。”意思是治政像流水一样无滞留，既迅速又恰当，这就是李严的特点。刘备也非常器重李严，公元222年，刘备伐吴兵败退回后，特地把李严召到永安（今重庆奉节），提升李严为尚书令；公元223年，刘备病重，托孤给诸葛亮和李严，让李严作为诸葛亮的副手，任命李严“为中都护，统内外军事，留镇永安”。当然，李严得到如此殊遇，一方面因为他的才干和功劳，另一方面刘备也把他看作刘璋旧部中能效忠于蜀汉的典型。从此，李严作为顾命大臣之一，官职不断升迁，先后任前将军、骠骑将军等高级武职，地位日渐显赫。