Tào Tháo giằng co với Viên Thiệu ở Quan Độ (200), Thiệu sai sứ phong Lý Thông làm Chinh nam tướng quân, Lưu Biểu ở Kinh châu cũng ngầm chiêu dụ ông, đều bị ông cự tuyệt. Thân thích và bộ khúc của Thông cho rằng ông đơn độc giữ đất, không có cứu viện, kêu khóc khuyên Thông hàng Thiệu. Thông vỗ kiếm mắng bọn họ rằng: "Tào công sáng suốt, ắt định thiên hạ. Thiệu tuy cường thịnh, nhưng làm việc vô thuật, kết cục sẽ bị người ta bắt mà thôi. Ta thà chết chứ không hai lòng." Lập tức chém sứ giả của Thiệu, gởi ấn thụ cho Tào Tháo. Thông lại đánh các cánh phiến quân trong quận của bọn Cù Cung, Giang Cung, Thẩm Thành, tiêu diệt lực lượng của họ, gởi đầu bọn họ cho Tháo. Rồi bình định lưu vực Hoài, Nhữ. Được đổi phong Đô đình hầu, bái làm Nhữ Nam thái thú. Khi ấy Trương Xích lãnh đạo hơn 5000 gia đình ở Đào Sơn, Thông đánh phá ông ta.

Sau trận Xích Bích, Lưu Bị cùng Chu Du vây Tào Nhân ở Giang Lăng (209), riêng sai Quan Vũ ngăn cứu binh từ phía bắc. Thông đưa quân đến đánh, xuống ngựa nhổ chông, xông vào vòng vây, vừa đi vừa đánh, tìm đến quân đội của Nhân, dũng cảm trùm chư tướng.

Không lâu sau trận đánh đó, Lý Thông bệnh mất trên đường, được 42 tuổi. Ông được truy tặng 200 hộ, kể cả trước đây là 400 hộ.

Tào Phi lên ngôi (220), ban thụy cho ông là Cương hầu; lại xét con ông là Lý Cơ tuy được tập tước, nhưng ân huệ được nhận chưa xứng với công lao của cha, nên cho làm Phụng nghĩa trung lang tướng; anh Cơ là Tự cũng có quân công, cho làm Bình lỗ trung lang tướng.