康熙二十七年（1688年）任工部尚书，同年调刑部尚书，转兵部尚书、吏部尚书。封武英殿大学士。康熙三十二年（1693年）生母瞿太夫人逝世，丁忧回乡。康熙三十四年（1695年）服阙，被召还入阁。康熙三十八年（1699年）卒，谥文定。《清史稿》有传。子李孚青，以进士任翰林院编修。因父丧归里后，不再出仕。
遗迹.李天馥性情至孝。其为母守丧处“孝子墩古墓”（在长丰县）为安徽省重点文物保护单位。
着作.李天馥擅诗文，着有《容斋千首诗》。