1938年6月参加
新四军，进教导总队学习并于9月入党，结业后，分配到新四军二支队三团政治处任敌工股长，后任皖南铜陵（敌后）沙洲军政委员会副主任。
1941年1月，李铁飞在
皖南事变中因腿部负伤，不幸被俘。被俘后，曾与难友一起说服看守，试图逃跑。惟因腿部伤重，脱逃未成，再次被俘，并被押解至
上饶集中营。此时的李涤非，改用化名李铁飞。
被俘后的李铁飞，信仰坚定，多次组织难友，秘密筹划越狱。为此曾两次遭敌用“假活埋”方式予以迫害，但为保护共同策划越狱之难友生命安全，他视死如归，守口如瓶，使敌阴谋未能得逞。
1942年，因
日寇急攻
江西省及
中国国民党军队的持续撤退，上饶集中营内的
新四军被俘人员，被集体押解转往
福建省。转移途中，李铁飞做为一个转移分队的地下秘密指挥员，与其他被俘同志一起，领导该分队战友参与了
赤石暴动。
赤石暴动，在我党监狱斗争史上是空前的，其一，它是一次武装暴动，第二，参与暴动的大部分新四军被俘人员，均顺利脱逃（一部进入我党在
武夷山市的游击区）。对这次暴动的胜利，党中央指出“意义重大”，认为它粉碎了国民党造谣说“新四军被俘人员都已向他们投降”的欺骗宣传。
1942年底，经党组织批准，李铁飞暂回
金坛区老家养病。病愈，李铁飞先后在苏南地区和
南京市市内从事敌
华北治安军的情报搜集和秘密策反工作。在南京工作期间，他积极争取了一批汪伪军警的秘密反正，并通过学生运动的骨干，在大中学校中发展抗日力量，团结了一大批青年学生积极分子。
1944年，他把南京市内一批进步青年组织起来，利用敌伪关系作掩护，在日本特务机关和汪伪政权的眼皮底下，成立了“南京各界抗敌内援会”,使南京地下党有了一支可靠的外围骨干队伍。1945年8月，他不幸被日本宪兵司令部逮捕，但他始终没有暴露自己的真实身份和党的机密，表现了共产党人的坚定情操。
半月后，日酋宣布投降，李铁飞也因此获释。此后，他先后担任
华中地区军区敌工部副科长、
中共中央华东局统战部江淮军区交际处主任。
全国解放后，1949年6月至1955年4月，李铁飞先后任
上海市公安局政治保卫处副处长、派遣处副处长。参与侦破了
上海市市400多起
中国国民党特务案，李铁飞为保卫新生的上海人民政权作出了重要贡献。
可惜，1955年4月，李铁飞因受潘汉年、扬帆冤案牵连，不幸被捕入狱。蒙冤时间，长达十年。文革期间，他又因“叛徒”和“
日本特务”等莫须有罪名，被关押了五年半。直至1979年，他的“叛徒”、“特务”冤案才予平反。平反后，李铁飞任上海市公安局政治保卫处处长。
1984年，党中央给“潘扬事件”全案平反，李铁飞同志也同时获得彻底平反。第二年，
上海市国家安全局按正厅级给李铁飞办理了离休手续。离休后，李铁飞又被聘为国家安全部咨询委员会委员。其后，他不顾年事已高，为挖掘、整编党的情报史料，倾注了大量心血。
2000年，李铁飞在上海华东医院逝世，按照他的遗嘱，其一部骨灰安葬在
金坛区老家。