Lý Hiếu Cung sinh năm 591, dưới thời Tùy Văn Đế. Ông là con trai của Lý An, anh em họ với Đường Cao Tổ Lý Uyên. Cha của Lý An, Lý Úy (李蔚), và Lý Bính - thân sinh của Cao Tổ Lý Uyên - là hai anh em ruột. Lý Úy là con thứ 7, còn Lý Bính là con thứ ba của Lý Hổ (李虎), Bát trụ quốc nhà Tây Ngụy và về sau được truy tôn là Đường Thái Tổ. Lý An cũng từng làm Đại tướng quân nhà Tùy.

Năm 617, Lý Uyên khởi binh phản Tùy và chiếm Trường An, tôn Đại vương Dương Hựu lên làm hoàng đế, tức là Tùy Cung Đế. Lý Hiếu Cung được phong làm Tả quang lộc đại phu, Sơn Nam chiêu úy đại sử, phụ trách kinh lược Ba Thục. Sau đó ông đánh bại Chu Xán, thu phục được hơn 30 châu phía Nam dãy Tần Lĩnh. Khi đánh bại Chu Xán, các tướng dưới quyền từng khuyên Lý Hiếu Cung giết hàng binh nhưng ông từ chối nên danh tiếng tăng mạnh và các thế lực địa phương nhanh chóng quy phục.

Sau khi Tùy Dạng Đế bị giết ở Giang Đô (nay là Dương Châu, Giang Tô) vào năm 618, Lý Uyên ép Cung Đế nhường ngôi để lập ra nhà Đường và trở thành Đường Cao Tổ, đặt niên hiệu là Vũ Đức. Năm Vũ Đức thứ 2 (619), Lý Hiếu Cung được phong là Tín Châu tổng quản (nay là vùng phía Đông Trùng Khánh), năm sau nữa được phong là Triệu quận vương (赵郡王).

Vì lãnh thổ mà Lý Hiếu Cung quản lý tiếp giáp với nước Lương của Tiêu Tiển nên ông thường hiến sách lược bình định Tiêu Tiển lên Đường Cao Tổ. Năm Vũ Đức thứ 4, ông được phong làm Quỳ Châu tổng quản, đóng thêm chiến thuyền, tăng cường tập luyện thủy quân để chinh phạt Tiêu Tiển. Đường Cao Tổ phong Lý Tĩnh làm phó tướng và quân sư cho ông.