7年，李尽忠病死、孙万荣兵败被杀，李楷固和副将骆务整一起投降了武周。朝廷大臣因为李楷固、骆务整二人曾经屡胜周军，想把他们处死。宰相狄仁杰介入，说服了武则天宽恕并重用了李楷固、骆务整。李楷固平定了继续反抗武周的契丹人，不过，在天门岭之战中，败于粟末靺鞨的大祚荣。700年，武则天封李楷固为燕国公，赐姓武。据推测在705年，唐中宗发动神龙之变复辟后，李楷固又改回姓李。李楷固卒年不详，他的女婿李楷洛，是唐朝名将李光弼之父。