他是阿布思部的回鹘人。在
张仲武任范阳
节度使（841年-849年）期间，李茂勋和一些贵族投降。他善骑射，性格沉毅，深受张仲武喜爱器重，多次被派遣戍边，屡有功，被赐
国姓汉名。
875年，
张公素任范阳节度使时，士兵痛恨他的粗暴和残忍，希望为军士所信服的宿将纳降军使陈贡言能接管他们。李茂勋秘密袭击陈贡言，劫杀之，夺取了他的军队，进军军部燕京，声称陈贡言举兵反对张公素。张公素迎战，战败，逃往
长安。李茂勋入范阳后，人们才发现他并非为陈贡言而来，但也只能接受现实，拥立他为
节度使。李茂勋自称留后。
李儇任命李茂勋为留后，八月又任为全权节度使。
876年三月，李茂勋因病请求告老致仕，上表请求以节度副使、
幽州左
司马李可举知留后。僖宗同意了，诏时为检校工部尚书的李茂勋以左仆射致仕，加李可举右
散骑常侍，任为留后，五月又任为全权节度使。这是史书关于李茂勋最后的记载，他的年也不详，但当李可举于
光启元年（885年）被部下
李全忠的兵变所迫而举家自杀时，他肯定已去世多时了。