1852年，羅澤南等因太平軍勢盛，遂在湘鄉募練鄉團以圖自保，李續宜與四兄李續賓奉父命前往協助。1853年初，羅澤南應曾國藩之約率湘鄉團勇至長沙，改編為湘軍。李續宜、李續賓隨侍羅澤南左右，轉戰湘北、江西、湖北等地，“公遂參軍事，以功累晉知縣、同知，賞戴花翎，而名顧不顯”。1856年春，羅澤南被太平軍擊斃於武昌城外，曾國藩和胡林翼均感悲傷不已。其所部由李續宜與兄續賓統率，將老弱裁汰不用，“所存一千三百二十名”。是年冬，湘軍再度攻占武昌、漢陽，李續宜兄弟之功尤為突出，故胡林翼“奏公有勞，特為兄續賓所掩耳。有詔以知府選用，賞加道銜。既而隨兄圍攻九江”。1857年，遵曾國藩、胡林翼之命自瑞州率所部1700人回救湖北，“自巴河、蘄水、廣濟、黃梅，六戰破賊壘無算，遂會克小池口。由是公之威名與忠武公差顏頏矣。”隨後，李續宜所部占據九江重地，協助其兄李續賓分兵攻占湖口，連下彭澤、小孤、梅家洲等城隘。進而，李續宜派一支部隊設防湖口，“忠武公乃得專力破滅九江，皆公之助也。”湖北形勢基本穩定後，胡林翼與曾國藩合謀，奏請由李續賓部援赴皖北，而命李續宜留防湖北。由此可見，自羅澤南去世後，李續宜不僅獨當一麵領軍，而且和李續賓已成為胡林翼賴以經營湖北的領先力量，成為曾國藩籌謀安徽的外圍依賴對象。
他在四兄李續賓戰死三河鎮後，重振羅澤南之湘軍，全力配合曾國藩、胡林翼合圍安慶，先後被清政府任命為湖北、安徽巡撫。
1858年冬，李續賓與曾國華戰死於安徽三河鎮，所部被太平軍擊斃達六千多人，李續宜在悲痛之餘奉胡林翼命統領李續賓殘部。曾國藩痛失親弟弟的同時甚感李續賓已死，實是湘軍一重大損失。他忍痛含悲，去函李續宜希望其重振部旅，化悲痛為力量，“勉抑哀忱，好自保重，以慰高堂千裏之望”；“收集潰軍，重加整理，使李家軍複能自固，仍稱勁旅，以雪迪公九泉之憤，以安鄂省軍民之心”。他細心叮囑李續宜，“穩紮黃州，不赴下遊，不輕出堵剿，不分兵調助他處，以息湘人之氣”。同時，在形勢穩定後最好回家鄉一次，“戲彩堂前，撫循孤侄”，等到人心安定之後“再議出處大計”淤。曾國藩的細心開導與安排，做到了於情於理兩相融合，使李續宜得到極大的安慰。胡林翼作為羅澤南的姻親，李續宜、李續賓兄弟的直接上司加好朋友，在多方開導李續宜的同時，於是年底親赴黃州與李謀劃整頓李家軍大計，“相與申儆簡練，而湘軍複振”。李續宜無負曾國藩、胡林翼之望，經過的半年時間的整頓，便使李家軍重振雄風。在整頓潰軍的過程中，他遵循曾國藩提出的在軍製方麵“仍照舊章辦理，不必更改”的建議，“入則損食悲咽，出則拊循潰卒；思鄉者遣歸，願留者編伍；哺粟賜衣，接以溫語；差討諸將之罪，而簡用其良”。清政府則根據胡林翼等人的舉薦，授以李續宜湖北荊宜施道道員的職務，以示激勵並寄予厚望。
1859年夏，石達開部太平軍西征湖南，圍攻寶慶等地，以圖荊州而進據四川。李續宜奉胡林翼之命統軍五千人自黃州經武昌馳援寶慶，加上各路官軍三萬餘人，與三十萬太平軍四次激戰於資水西岸，最終迫使石達開部太平軍避走廣西，寶慶之圍遂解，李續宜因功“賞加布政使銜”。此時，曾國藩與胡林翼著手商議全力合圍安徽省城安慶的計劃，李續宜應召揮師自湖南東返，屯兵於安慶與桐城之間的青草塥，會同多隆阿布奇陣，於1860年底大敗陳玉成部太平軍於掛車河，論功授安徽按察使之職。1861年，又被晉升為安徽巡撫。因陳玉成部太平軍全力進攻武昌，沿途直取黃州、德安兩府五縣，湖北形勢異常危急，李續宜於是奏報清廷闡明自己不能蒞任安徽巡撫的理由：“湖北為眾軍根本，臣宜提師回援，不能遽任皖撫之事”。獲準後，他率部馳抵武昌，會同湘軍水師彭玉麟部，水陸夾擊太平軍，占孝感及德安、武昌、通城、鹹寧、蒲圻等縣。此時，胡林翼因病去世，清政府考慮到湖北地位十分重要，特調補李續宜為湖北巡撫，不久又因安慶克複，急需重臣坐鎮，又將李續宜移撫安徽。履任後駐軍六安，多次奉到密諭詢問如何處置苗沛霖軍的問題，李續宜上奏發表意見：苗沛霖反複無常，即使官至道員也是“匪”性不改，主張對其“寬其黨羽，使為我用，彼勢日孤，終成禽耳”淤。清政府采納了李續宜的建議，全權由其處理苗沛霖的問題。由於李續宜采用了“綏撫各圩，陰散逆黨，選任賢吏，安民墾田”等得力措施，苗沛霖軍的處置問題得到妥善解決，粉碎了勝保企圖借重苗沛霖軍牽製湘軍的陰謀，為曾國藩全力籌劃天京合圍掃除了後顧之憂。隨後，李續宜又派兵進擊張樂行撚軍，使皖境局勢大定。1862年秋，李續宜被任命為欽差大臣，全權督辦安徽全省軍務，成為曾國藩手下獨當一麵的得力幹將。