康熙五十二年（1713年），李元真考中癸巳科進士。選翰林院庶吉士。散館授編修。李元真在翰苑之時，與孫嘉淦、謝濟世、陳法交，以古義相互勉勵，又“四君子”之稱。雍正帝胤禛即位，為避名諱，改名李元直。
雍正七年，考選四川道監察御史，八閱月，章數十上。嘗歷詆用事諸大臣，謂：“朝廷都俞多，吁咈少，有堯、舜，無皋、夔。”上不懌，召所論列諸大臣大學士朱軾、張廷玉輩並及元直，詰之曰：“有是君必有是臣。果如汝所言無皋、夔，朕又安得為堯、舜乎？”元直抗論不撓，上謂諸大臣曰：“彼言雖野，心乃無他。”次日，復召入，獎其敢言。會廣東貢荔枝至，以數枚賜之。
未幾，命巡視台灣，疏請增養廉、絕饋遺，並條上番民利病數十事。台灣居海外，巡視御史至，每自視如客，事一聽於道府。元直悉反所為，時下所屬問民疾苦。欲有所施措，督撫劾其侵官，遂鐫級去。家居二十餘年，卒。
後來，御史李慎修亦有直聲，與李元直並稱“山東二李”。京師稱元直為“戇李”，慎修為“短李”。《清史稿》有傳。
世宗嘗曰：“元直可保其不愛錢，但慮任事過急。”又嘗諭諸大臣曰：“甚矣才之難得！元直豈非真任事人？乃剛氣逼人太甚。”元直晚年言及知遇，輒泣下。初在翰林，與孫嘉淦、謝濟世、陳法交，以古義相勖，時稱四君子。及嘉淦總督湖廣，治濟世獄，徇巡撫許容意，為時論所不直，元直遂與疏焉。
