因屡建战功，从险山参将进为副总兵官，后又被提为辽东都督佥事。李成梁一到任上，便立即招募勇猛兵士，抗击蒙古、女真各部的侵扰。在蒙古进犯时打败蒙古军队，甚至在后来进犯时还追进蒙古大营，斩杀敌军部长。因此进封为署都督同知，世代承袭千户，军声始振。
可以说李成梁最大的功绩便是在明朝后期，边吏贪懦，边备废弛的情况下，还能以自己的一己之力，提高兵力，最终镇守辽东30年。说他有大将之才，实不为过。他凭借个人的威望和感召力，使得辽东官军的军容军貌焕然一新。这个时期下滑的大明朝国力全赖三人的功绩，开始回转。朝堂上，内阁首辅颁布一系列政策，使得明王朝经济基础开始强盛。边疆上，戚继光和李成梁两员大将，威震边境，御敌于外。相比于现在被后世传颂的抗倭英雄戚继光，在当时，威名更甚的其实是李成梁。毕竟以当时的情况，能将边外铁骑阻挡在外，一挡就是30年的功绩，200年来前所未有。不过他靠许以金银珠宝、荣华富贵来激励士气，遗留下了很多弊端。以至于后来成梁诸战功率藉健儿。其后健儿李平胡、李宁、李兴、秦得倚、孙守廉辈皆富贵，拥专城，暮气难振。。更甚者，怯战、掩败为功、杀良冒功等行为。
部下所为之事，虽然李成梁并不知道，或者他知道，但是一笑而过。总而言之，身为统帅的李成梁，对此是要负责任的。又因为他自己本身的生活奢靡，最后被御史弹劾，免去职位。十年后，边备飞驰后再被启用，仍然让辽东再度军事强盛，所以说他的功绩和他的问题一样多。
公元1608年，熊廷弼镇守辽东的时候，指出李成梁总总错处，声称其罪恶可致死，因此起复后又再次被弹劾罢职。罢职后，李成梁享年90岁，自然死亡。
李成梁共育有九子，长子李如松、次子李如柏、三子李如桢、四子李如樟、五子李如梅 、六子李如梓、七子李如梧、八子李如桂、九子李如楠。
李成梁的长子是继李成梁之后的又一大将，他御倭寇，援朝鲜，镇宁夏，守辽东，均取得胜利，可惜只活了50岁便战死沙场。
次子李如柏，在朝为官时间不久，几次沉浮，后因生病请辞归家。
三子李如桢，因熊廷弼的上奏被罢官。后又有言官弹劾，被发配充军。
四子李如樟，从兄如松征宁夏，先登有功，累进都督佥事。历广西、延绥总兵官。
五子李如梅，在征战中，潜袭失利，虽未问罪，但被罢官。李成梁诸多儿子，最有大将之才的便是李如松，其后为李如梅，其余皆不成器。
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