陕州城。建炎二年(1128年)三月，率兵攻打陕州南门，城中弟兄放起大火，金兵慌忙退到南城抵抗。预伏的水军从城东北潜入，与城外军队呼应夹击，金兵弃城逃散，陕州城光复。
乘胜渡过黄河，在中条山安营扎寨，蒲城、解州至太原的老百姓纷纷前来归附。李彦仙派邵隆、邵云等率军攻打安邑、虞乡、芮城、正平和解州，接连告捷。高宗皇帝对辅臣说：“知李彦仙与金人战，再三获捷，朕喜而不寐。”授李彦仙陕州知州兼安抚使，升武节郎、阁门宣赞舍人，并赐他袍带、枪剑。当时，潼关以东只有陕州在大宋手中。加紧修筑城墙，深挖护城河，扩充军备，大力屯田，并将全家搬到陕州，表示要“以家殉国、与城俱存亡。”
建炎二年冬，李彦仙在陕州城下与金将乌鲁撤拔大战七天，金兵死伤惨重，怆惶撤离。建炎三年，又在中条山痛击娄宿部，杀得金兵抱头鼠窜，俘获金将十八人，娄宿侥幸脱逃。朝廷授予右武大夫，宁州观察使兼同、虢二州制置使。
金都统娄宿敬重其才能，派使者劝降，许以河南兵马元帅之职。李彦仙断然拒绝。并斩杀来使。李彦仙忠勇抗金，严正肃穆，若有违纪、抗令之人，虽亲属也严惩不贷。他对朝廷赏赐、缴获的敌军财物，都尽数分给将士，自己分文不取，因而。所属部队作战勇敢，所辖区域政治清明。
建炎三年腊月，娄宿率十万大军兵分路进攻陕州。李彦仙端坐樵楼之上，气定神闲，一边饮酒，一边令手下人大作鼓乐。暗地里却令士兵深挖地道，直通至金兵大营。深夜，健卒冲出地道，在金兵营寨举火焚烧，李亲率大军冲杀出城，金兵大溃，后退数里扎营。
建炎四年正月，金兵利用鹅车、天轿、火车、冲车等攻城工具，加强了对陕州城的围攻，李彦仙在战斗中被金人炮火所伤，全身糜烂，仍坚持不下火线。此时城中粮食已尽，军民煮豆充饥，处境异常困难。李彦仙只得向川陕宣抚使张浚求援，张浚一面派人从僻道前来劳军，一面急令泾原路都统曲端出兵救援，但曲端素来嫉妒李彦仙军功，谎称无法出兵。张浚亲自率兵来援，因道路被阻而不得进。因围城已久，守城士兵伤亡人数不断增加。月底，金兵破城而入，在激烈的巷战中，李彦仙左臂被砍断，娄宿命部下必须生擒李彦仙。李彦仙为免被敌人俘虏，渡河逃脱，中途闻金兵屠城，不禁大为悲痛，说：“金人之所以屠城，全是因为我长期坚守不降之故，我为什么要背弃陕州父老苟且偷生呢?”遂投河而死，年仅三十六岁。其全家也被金兵屠戮，只有一弟一子幸免于难。
他死后被追赠为彰武节度使，建庙于商州，号曰忠烈。绍兴九年，又立庙于陕州，号曰义烈。乾道八年，赐谥号忠威。
是个帅气而英武的小伙子，口气很坚决：我要上阵杀金贼，为亲人报仇。
经韩侂胄上报，朝廷任命李昭为保义郎，派往襄阳，由赵淳安置。另外，国史馆将李彦仙抗金事迹编写成传记，颁发至各路及江淮川陕前线，以鼓舞斗志。