李振西以全甘肃贫寒学生中，学业优异而高才自立，被保送出省深造，又经邓宝珊推荐而投笔从戎，考入广州黄埔军官学校第四期学习。

1928年毕业后，李振西被派到国民军第十七路军总指挥杨虎城部当随从参谋。

1929年至1936年，杨虎城被迫出国前，李振西一直跟随在杨虎城身旁，先后任过作战科长、参谋主任、高级参谋兼卫士营营长、教导营营长、警卫团团长。

1936年12月，“西安事变”时，李振西是杨虎城的高级参谋兼警卫团团长，负责警戒西安新城指挥部，直接参与了西安事变。

杨虎城被蒋逼令离军出国后，17路军由孙蔚如接管，李振西任17路军38军教导团团长。

在娘子关战役中，浴血奋战，抗击日寇。后升任38军旅长、师长、中将军长。

解放战争后期，李振西以17路军长官兼38军军长和西南军警宪特总指挥的身份，毅然响应毛泽东、朱德、贺龙的亲谕，于1950年1月，率部在四川茂县起义，加入人民阵营。

1951年1月，李振西担任中国人民解放

旧关战斗是娘子关战役的重要组成部分。当时李振西任17路军38军孙蔚如部教导团团长。1938年“七·七”抗日战争爆发，李振西先后参加了著名的井陉、忻口、旧关诸战役，予敌重创，屡建战绩。

1938年10月，日军进犯山西娘子关各重要关隘，在这紧急时刻，刚从平汉线上作战负伤的李振西奉命率教导团赶来驰援娘子关。受伤的李振西团长由士兵背着上山指挥作战，全团官兵英勇如猛虎扑食，冲入敌阵，挥舞大刀，奋力砍杀，连夺好几个山头。

李振西指挥全团乘胜追击，欲夺回另外失守的几个高地。日军发觉教导团意图后，用大炮密集阻击。教导团各级官兵冲锋在前，传令兵和勤务兵全部投入战斗，二营长严维良，三营长钟期恭身负重伤，不下火线。李振西复受重伤，仍然坚持在前沿阵地指挥作战，亲自率战士收复了五个山头阵地。李振西指挥教导团血战两昼夜，收复了旧关及附近失守的全部山头。

娘子关战役后，李振西升任17路军38军117师旅长。后任师长、38军中将