李灿于1900年旧历十一月十一日出生于湖南省宜章县长冲上李家村。
虽然家境不富裕，父亲还是尽力让他读了五年私塾。两年高小。不论在哪里，他都是先生的得意学生。高小期间，他凭着优异的成绩，每学期都能领到三块大洋的奖学金。尽管他在初中升学考试中名列全县第二，但因此时家里实在供不起，不得不辍学回家。私塾中的萧怀芳先生视李灿为自己最得意的门生，推荐到萧氏义学任蒙馆先生，并将自己的爱女玉梅许配给他为妻。李灿虽身在蒙馆，又刚有了自己的小家，但他的心，始终向往着外面更为广阔的天地。他不甘心就此碌碌一生。恰在这时，他收到了在湘军中任鲁涤平部参谋长的妻兄的来信，决定投笔从戎。
李灿告别了双亲，告别了新婚的妻子，来到湘军第二师六团一营一连当了一名士兵。在这里，他结识了彭德怀、黄公略，三人很快成为挚友。
1920年，彭德怀、李灿开始在士兵中秘密串连，成立了救贫会。在讨论救贫会章程时，李灿慷慨激昂地提出：收回海关、租界，取消领事裁判权，取消不平等条约。在共同起草的章程中提出：灭财主，实行耕者有其田；灭洋人，废除不平等条约。收回海关、租界，取消领事裁判权；发展实业，救济贫民；实行士兵自治，反对笞责、体罚和克扣军饷，实行财政公开。他们在着手实践救国救民的主张时，首先想到要造就一支军队。为着这个目的，1922年下半年，李灿和彭德怀、黄公略一道，考入湖南陆军军官讲武堂。翌年8月从讲武堂毕业，回到部队继续发展救贫会组织，在士兵中做了许多工作，收到很大的成效。
1928年春，李灿加入了中国共产党。这一年的春末夏初，独立五师从南县转到平江一带。李灿所部常常奉命下乡“剿共”。在一团团长彭德怀的领导下，他们先是远远地朝天放一阵排子枪，虚张声势地高喊着：“抓活的”。然后冲出来放火烧掉几座无人居住的草棚，留下一批子弹和手榴弹回去交差。起初，游击队员们大惑不解，后来才明白，这支队伍中有自己人，是用这种巧妙的方式来给他们补充弹药的。
1928年7月，湖南省委派滕代远来平江，和彭德怀一同组织、领导武装起义。滕代远住在李灿家，许多重要决定和准备工作都是在这里进行的。为了加强对起义的领导，班、排、连、营、团逐级重新选举了士兵会，李灿当选为全团士兵会的总代表。为掌握敌情，李灿带人到平江城内实地侦察，根据侦察结果，将起义时间定在7月22日中午敌人午休的时间。
7月22日上午，李灿以一团士兵总代表的身份宣布起义开始。部队冲进县城后，李灿指挥一营攻占了国民党县党部、县政府，解决了清乡队和挨户团，打开了县监狱的大门。由于事前准备充分，不到两个小时，战斗即胜利结束。在平江古城，中国共产党领导下的又一支劲旅——中国工农红军第五军诞生了！彭德怀任军长，滕代远任党代表，李灿当选为军党委委员，任第十三师一团党代表。
红五军的诞生，引来了国民党的“三省围剿”，这支新生的队伍处境十分险恶。有人动摇了，甚至叛变投敌。
1928年9月，红五军在平江、修水、铜鼓一带进行整训，将原来的三个团改编为五个大队，李灿被任命为第五大队长。10月，他们又同地方游击队合编为五个纵队，李灿担任第五纵队司令员，并任红五军军委委员。经过整训的红五军，突破了敌人的层层包围，于1928年12月11日胜利到达井冈山，同毛泽东和朱德领导的红四军会师。
翌年1月抗击敌人对井冈山的第二次进攻时，李灿率领一个大队和三十二团一个连二百余人坚守黄洋界哨口。1月26日，敌人以一个师的兵力对黄洋界发起猛攻，激战持续了四天四夜，哨口阵地岿然不动。敌人见从正面攻不破，便出二百块银元，让一个富农带路，在黑夜里，沿着山后小路摸到我军防御工事背后，切断了李灿他们同后方的联系。李灿当机立断，率部边打边撤，全体人员安全脱险。
李灿和主力部队的联络中断后，同当地王佐的部队及何长工的游击队合编为湘赣边界独立第一团，李灿任司令员。独立一团不断打击敌人。5月上旬，彭德怀、滕代远率红五军主力回到井冈山。两路人马会师后，红五军进行了改编，王佐、何长工的部队被正式编入第五纵队，李灿任司令员。
1929年10月，李灿肩负着开辟新根据地的重任，和何长工一起带领第五纵队挺进鄂东南。他们隐蔽地行抵崇阳城，于第二天拂晓发起进攻，只用两三个小时便全歼守城之敌，取得了第一仗的胜利。接着打下通山、大冶、转战咸宁、粤汉铁路沿线，再克平江，然后进军修水、武宁、瑞昌。一年之后，鄂东南出现了工农武装割据的崭新局面。第五纵队也由原来的几百人迅速发展到六千余人。
1930年6月16日，根据中央指示，红三军团成立，第五纵队扩编为红八军，李灿任军长。
长期的艰苦战斗生活和两次负伤，对李灿的身体造成了严重损害，他又患了肺病，身体时好时坏。一次肺病又复发，他咬牙忍受了几天，想要瞒住同志们。但终因咯血不止，身体已经支持不住了。于是，组织上将他送上一艘开往上海的客轮，化名胡平，住进了吴淞口疗养院。后来转到江苏省太仓县浏河一家美国教会医院继续治疗。1932年初，李灿病愈出院，回到上海，等待组织安排工作。不幸因叛徒出卖被捕。在受尽酷刑之后，被害于上海。