唐中宗年間，太平公主倚仗權勢，強奪佛寺碾磑，被告到雍州府衙。李元紘時任雍州司戶，將碾磑判還佛寺。雍州長史竇懷貞畏懼太平公主，命李元紘改判。李元紘道：“終南山或許可以移動，但此案判決絕對不能更改。”後以“南山鐵案”稱已經判定、不可改變的案件。

早年經歷

　　李元紘年輕時謹慎篤厚，初授涇州司兵參軍，後歷任雍州司戶參軍、好畤縣令、潤州司馬。他政績突出，頗有聲譽。

累職升遷

　　開元年間，李元紘擔任萬年縣令。他徵發賦役，以公允著稱，被擢升為京兆尹，並主持疏通三輔境內河渠。當時，王公貴戚都在渠岸建立碾磑，使渠水不能流入下游民田。李元紘命吏卒將其拆毀，使民田得到灌溉，深受百姓稱頌。此後，他又歷任工部、兵部、吏部三部侍郎。

　　開元十三年（725年），戶部侍郎楊瑒、白知慎因失職被貶為刺史，唐玄宗讓公卿大臣推薦可以接掌戶部的官員。百官大都推舉李元紘，唐玄宗便欲任命他為戶部尚書，卻因他資歷淺薄，受到宰相的勸阻，只得授他為中大夫、戶部侍郎。他上疏朝廷，陳奏時政得失，受到唐玄宗的表彰。

擔任宰相

　　　開元十四年（726年），李元紘升任中書侍郎、同中書門下平章事，又加銀青光祿大夫，封清水縣男。當時，京官職田被廢置，便有朝臣建議在關中屯田，以充實國庫。李元紘奏道：“邊關百姓清閒，土地荒蕪，以剩餘勞動力耕種荒田，能夠減少運輸，充實軍糧，因此設定屯田有益於國。但在關中，百官職田散居各地，百姓的私田都努力自耕，不能佔取。如果設定屯田，就要公私相換，調發壯丁。調發勞役則家業荒廢，減免租稅則國賦欠缺，內地設定屯田，自古未有，恐怕得不償失。”唐玄宗遂停止此議。

　　此前，吳兢擔任史官，編撰《唐書》、《唐春秋》，尚未完成便因守喪離職。他上疏皇帝，請求繼續修史，唐玄宗便讓他到集賢院撰書。開元十五年（727年），唐玄宗命張說致仕，並讓他在家中修史。李元紘認為不妥，便提議讓張說和吳兢同到史館撰修國史，既可做到保密，又可避免資料丟失。唐玄宗採納了他的建議。

　　李元紘與同列宰相的杜暹關係不睦，常在政事上產生分歧，以致紛爭不斷，引起唐玄宗的不滿。開元十七年（729年），唐玄免去李元紘的宰相之職，外放為曹州刺史。

晚年生活

　　此後，李元紘又調任蒲州刺史，卻因病離職，並以戶部尚書之職致仕。

　　開元二十一年（733年），李元紘被起復為太子詹事，但不到十日便因病去世，追贈太子少傅，諡號文忠。