同治四年（1865年）春，代理两淮盐运使，兼扬州道，任内组织在瓜州口东开凿运河。同年3月，升安徽按察使，8月调任江宁布政使。同治八年（1869年），李宗羲升任山西巡抚，加强黄河防务。同年冬，黄河冻结，宗羲指挥三次击退欲过黄河的陕西回民反清军队。因母丧丁忧去职。同治十二年（1873年），守丧结束，擢升为两江总督，协办南洋大臣事务。任内加强江防，沿长江增筑炮台。次年冬，因病上疏辞职。光绪十年（1884年），李宗羲病逝于家。清廷诰授光禄大夫、振威将军、兵部尚书兼右都御史，赐祭葬。其墓在开县城东迎仙山麓。