抗日戰爭
李際泰出生於中等農民家庭，9歲讀私塾。1936年高小畢業後，當國小教員。1937年抗日戰爭爆發後，聞知國民黨第二十九軍在滄州、楊柳青一帶英勇抗擊日軍的訊息，又聽到八路軍在平型關大勝日軍的捷報，激發了抗日救國的熱情。同年10月，參加了八路軍一二九師東進抗日挺進縱隊津浦支隊。
參軍後，先入教導隊學習，結業後分配到津浦支隊一營三連當文書。1938年7月，加入中國共產黨。同年年底，津浦支隊一營三連轉入山東抗日根據地，改編為八路軍山東縱隊特務團一營三連。1939年4月，他任三連指導員。6月，在魯中地區反“掃蕩”中，他率三排在井馬莊東大山擔負警戒任務，掩護主力休息。晚間，大雨驟下，天黑路滑，下山後部隊已轉移。他帶領戰士們在敵人合圍圈內與敵周鏇了7晝夜，在彈盡糧絕的情況下，化整為零，分散突圍成功。1940年8月，調任山東縱隊第二旅第四團組織股長。翌年冬，日偽軍對沂蒙山區實行“鐵壁合圍”式“掃蕩”。在反“掃蕩”中，他英勇作戰，工作積極，遵紀愛民，被團里評為模範黨員、模範幹部。1942年8月，調任二旅第六團總支書記，參加了甲子山三次戰役。1943年3月，山東抗日根據地實行黨的一元化領導，六團劃歸濱海軍區，改任莒南縣獨立營副政委。1944年2月，調濱海主力第十三團一營任教導員，參加了夏季攻勢作戰。同年10月，任團政治處副主任。年底，入中共山東分局黨校學習，參加了整風運動。1945年8月，山東軍區組織野戰兵團，任第一師第二團政治處主任，參加了山東軍民大反攻，圍殲腹地城鎮日偽軍，先後攻克膠縣、諸城等縣城。
解放戰爭
抗日戰爭勝利後，李際泰歷任東北民主聯軍第一師第二團政委，東北人民解放軍第一縱隊第一師政治部主任，中國人民解放軍第三十八軍一一二師政治部主任。
新中國
1950年4月李際泰任三十八軍一一二師政委， 同年10月，率師參加了抗美援朝。1951年新年收復漢城後，一一二師在漢江南岸擔任守備任務，在後勤供應中斷的險惡情況下，他指揮部隊頑強作戰，堅持14天，掩護主力部隊安全轉移，受到中國人民志願軍總部的表揚。1952年冬至1953年春，在志願軍政治部參加撰寫入朝戰史。之後，回三十八軍任政治部副主任。1953年4月任三十八軍參謀長。後參加了板門店談判，任紅十字委員會北方組組長，負責交換戰俘等工作。1954年10月隨軍回國。1955年9月被授予大校軍銜。後任三十八軍第一副軍長兼參謀長、代軍長。
1956年1月調任華北防空軍副司令員。 1957年，榮獲中華人民共和國二級獨立自由勳章和二級解放勳章。 防空軍和空軍合併後，任北京軍區空軍副司令員。1961年8月被授予少將軍銜。 1968年12月任北京軍區空軍司令員。1972年3月，調任國務院第三機械工業部部長兼北京軍區空軍司令員。1975年10月，正式轉業到地方工作，繼續擔任三機部部長。後離職休養。1985年1月22日病逝。
