1971年9月12日晚，面对叶群和林立果带着林彪出逃的消息，周恩来迅速拨打海军政委李作鹏的电话，明确指出：“林彪的飞机要在北戴河起飞，必须得到我、黄永胜、吴法宪和你四人的同意。”李作鹏对此心中疑惑，问道：“为什么呢？”周恩来回应：“夜航不太安全。”李作鹏却认为，宵航实际上是相对较为安全的，因而篡改了周的指令，通知山海关机场：“只要这四位首长中有一人同意，便可以起飞。”当天零点，林彪的飞机如期起飞。机场负责人向李作鹏求助，他推脱称：“那就请示总理吧。”这一系列的举动，为林彪的逃离提供了便利条件。
9月24日，中共中央下令黄永胜、吴法宪、李作鹏和邱会作离职反省，要求他们彻底交代问题。9月29日，毛泽东批准后，中央发出通知，指出这几人参与林彪与陈毅的反党活动，已深入其中，因而决定让他们离职反省。到这时，李作鹏已被隔离审查，实际被关押。1973年8月，党中央做出清除李作鹏党籍的决定，撤销他的一切职务。1981年1月25日，中华人民共和国最高人民法院特别法庭认定李作鹏为林彪反革命集团的主犯，判处其17年徒刑与5年剥夺政治权利。李作鹏在监狱中给海军党委写信，表示除了心脏病外身体健康，且希望能更换破旧的生活用品，并请求将私人物品交给子女保存。同时，他也提到自己的孩子生活困难，请求一些物品以帮助他们。
李作鹏被判刑后不久，组织考虑其身体状况，特许他保外就医。出狱后他选择定居在山西太原，组织要求他改名，他最初不愿意，但经过多次劝说后同意了，取名为“李明”，含义是“明人不做暗事”。李作鹏出狱后的生活费维持在350元左右，这与他1955年授衔时相近。他曾调侃道：“1955年，一瓶茅台酒8元，现在350元只能买一瓶。” 他感到满足，认为自己与其他困难的劳动者相比生活已经不错。
李作鹏晚年热爱阅读，关注传记和军事历史等书籍。罗荣桓的遗孀林月琴晚年编写了关于罗荣桓的三本书，发送给李作鹏征求意见，令他感到意外。李作鹏在书上严格批评道：“罗帅是伟大的政治家，但不是军事家，东北战场的90%以上的战斗都是由林彪指挥。”当被告知中央军委将罗荣桓列为军事家时，他仍坚持道：“罗帅是个政治元帅。” 他强调罗荣桓在军事事务上并不如人所说那般主动，称为人厚道，更擅长政治工作。
1991年，《大决战》电影上映后，有人询问李作鹏对林彪的表现的看法，他冷静回应：“假林彪。”而当被问及对罗荣桓的评价时，李作鹏再次表示：“假罗荣桓。”他说明原因，认为罗荣桓从不自抬身价，贬低林彪，并指出如果罗荣桓还在世，此片定无法通过。李作鹏在晚年撰写了两部战争回忆录及关于“运动”的回忆录，共计100万字。出版商曾与他洽谈出版事宜，但明确要求他改名，李作鹏坚决拒绝：“我就是李作鹏，既不改名也不改姓。”即使出版商提到如果不改名只能送国外出版，李作鹏依然表示：“我绝不会让书籍流到国外！”最终，出版商只得作罢。
2009年1月3日，李作鹏在北京去世，享年95岁。他的追悼会也受到了广泛关注。
