万历十一年（公元1583年），清朝大业的奠基人努尔哈赤以其祖、其父十三副遗甲起兵，开始了三十三年的征伐战争，逐步统一散乱的女真各部，终在终于万历四十四年（公元1616年）在赫图阿拉建立国号为“金”（史称“后金”）的女真族政权。
努尔哈赤并不满足偏居一隅的政权，随着军事实力的不断强大，对辽东、辽西地区不断入侵，与明朝公开决裂。
在辽东、辽西地区，后金面对的最首要的问题就是如何解决与汉人之间，特别是汉人官员的关系，这个问题处理不好将会直接影响到后金政权在辽沈地区能否站稳脚跟，巩固发展统治。
管理汉人老百姓不是问题，关键是降服明朝任命的那些文武官员才是关键。
在努尔哈赤笼络和任用汉官的政策下，归降的许多明朝官将、生员大部分能够仍各守旧职外，有一些人积极出谋划策，为后金倾心效力。李永芳就是一个突出的例子。
公元1616年四月十三日，努尔哈赤敕令兴师，亲率正黄、正红、镶红、镶蓝四旗进攻抚顺。
抚顺为明朝在辽东的四大马市之一，是努尔哈赤要攻占的第一个明朝城市，不容有失。在行前秘密军事会议上，皇太极提出攻城策略：“抚顺城守将游击李永芳正在开马市，可以安排五十人假扮马商，分进五个城门提前入城，再派兵五千，夜袭抚顺城，内外夹击，抚顺可以唾手可得。”努尔哈赤采纳了皇太极的计策，决定计取抚顺。
李永芳面对努尔哈赤的劝降书，一方面口头许诺投降，一方面又积极加强备战。然而，恰如皇太极计策，利用奸细的里应外合，后金军队不到一个时辰就抢占了城楼城墙。穿戴整齐的李永芳出城请降，对努尔哈赤行匍匐在地的大礼。攻克抚顺，努尔哈赤取得了明金交锋的首战胜利。
李永芳并没有做实质性的抵抗就投降，这是辽东将领的共性——不战而降。他们对明朝或是后金都谈不上忠诚度，更多的是骑墙心态，兵权才是安身立命的原则，投机才是生存的底线，李成梁、祖大寿等人皆如此。
对李永芳的投降，努尔哈赤十分宽容，任命三等副将，继续统管旧部人马，并将七子阿巴泰的女儿，也就是自己的亲孙女嫁给李永芳为妻，,尊号“抚顺额附”。
投降后的李永芳追随努尔哈赤，在伐明战争中，攻取清河、铁岭、沈阳、辽阳，因作战有功，被提升为总兵官，成为后金时期在政治、军事等方面为努尔哈赤效力最多的汉官，也得到努尔哈赤的重用。
不过，李永芳最终名留历史的原因并不是在战场上而是在谍战这条秘密战线上的惊艳表现。
沈阳是明代的辽东重镇，经过辽东经略熊廷弼的修筑变得颇为坚固。驻守沈阳的是总兵官贺世贤、副将尤世功，兵卒近七、八万人。如此坚城众兵，强攻实难获胜。
恰巧这时候总兵贺世贤为增强沈阳的防御力量，公开招降蒙古人，结果李永芳献策建议乘此良机，既可以送进大批间谍测探军情、散播虚假消息，还可以买通蒙古人，作为内应随时策应城外军队。
当后金进攻沈阳并逼近城下时，防守东门的蒙古人反叛，砍断了桥索，放下吊桥，打开城门，后金军队蜂拥而入，沈阳不到半天就遭沦陷。
攻占沈阳之后，占得便宜的努尔哈赤一鼓作气，将潜伏在沈阳的间谍随流亡的百姓秘密潜入辽阳。
辽阳是明朝在辽东的首府，比沈阳城更坚固，更易守难攻。明金两军在辽阳城下进行了长时间的激战，胜负不分。申时，辽阳小西门突然火药起火，火焰迅速蔓延，烧到了城上和各军的窝铺、城内草场，守城士卒顿呈瓦解之势。后金军队趁势登城，占领了辽阳。
小西门火药起火颇为蹊跷，实际上这还是李永芳的杰作。
潜伏在辽阳的间谍是李永芳在城内收买的巨族大户。李永芳与这些巨族大户相约，在明金双方激战的时候，安排人在小西门纵火，成为辽阳城陷落的关键原因。
1619年（明万历四十七年，后金天命四年）二到三月间，努尔哈赤在萨尔浒(今辽宁抚顺东大伙房水库附近)，以及萨尔浒附近地区大败明军四路进攻的反击战，成为明清战争史上一个重要的转折点，是明清兴亡史上一次具有决定性意义的战争，是以少胜多的典型战例。
这场战争，明朝在辽东地区的军队约87000余人，加上叶赫兵10000人、朝鲜军队13000人，共约11万（号称47万）。由兵部左侍郎、辽东经略杨镐坐镇沈阳，兵分四路围剿后金。
四路分工是：北路由总兵马林率1万5千人，出开原，经三岔儿堡（在今辽宁铁岭东南），入浑河上游地区；西路总兵杜松率兵约3万人的主力部队担任主攻，由沈阳出抚顺关入苏子河谷；西南路由总兵李如柏率兵2万5千人；南路由总兵刘綎率兵2万余人，经宽甸沿董家江（今吉林浑江）北上。另外，总兵官秉忠 ，辽东将领张承基、柴国柱等部驻守辽阳，作为机动增援部队；总兵李光荣率兵一部驻广宁县，保障后方交通；副总兵窦承武驻前屯监视蒙古各部；以管屯都司王绍勋总管运输粮草辎重。明军势在必得，打算凭此一战彻底消灭努尔哈赤的后金。
战前，李永芳派出大量间谍，通过深入细致地侦察，获得众多有价值的情报。在进行综合判断，得出西路军为明军主力，四路明军只能陆续到达而不可能同时到达，最后李永芳向努尔哈赤提出“凭尔几路来，我只一路去”这条作战方针，选定了正确的主攻方向，把绝大部分兵力压向西路。后金军队集中兵力、各个击破，5天之内连破三路明军，歼灭明军约5万人，缴获大量军用物资，明军除行动迟缓的李如柏一路败退幸存外，其余几路被后金全歼。萨尔浒大战以后金军全胜、明军大败而结束。
萨尔浒战役之后不久，后金相继攻陷了开原和铁岭。李永芳一面收降明兵万余，一面派间谍潜入三岔，破坏联船，为进攻叶赫作必要的准备。这次破坏对于努尔哈赤的下一步军事行动是一次出色的配合。不久，努尔哈赤率兵灭了叶赫，最终统一了女真各部。
明朝的都城北京，更是后金间谍云集的地方。在京城里，他们暗中造谣，蛊惑人心，常常是谣言四起，人心惶惑。
据《三朝辽事实录》记载，李永芳每日用银一百两，收买明朝兵部提塘官刘保。刘保在京城甘心为后金服务，窃取明廷的邸报，秘密送至广宁，每月从后金得到一百两白银的报酬；建立了后金间谍的立足点，后金的特工来北京活动，都要听从他的指挥。而且他和他的两个儿子与李永芳保持着秘密联系，不断地把明朝的实况与动向输送给努尔哈赤。
直至刘保的间谍活动被明朝侦破，才被处以凌迟，他的两个儿子也被处了死刑。
另一个大间谍是李永芳的女婿武长春。万历四十六年（公元1618年），武长春以催饷为名，潜在京城，从事间谍活动。
后金攻陷辽阳后，武长春在山海关觉华岛遇到后金都堂李玉山。李玉山将其携带的李永芳的七百两银子交给他，要求他继续潜伏在京刺探情报。如果获得有用情报，可以密送到山东平度州陈一敬家。
为隐藏身份打算长期潜伏，武长春与情妇李凤儿在杨美竹斜街马家坊居住。还花费一千四百两白银收买了官员季应诚、李廷柱、周应元、李廷棘、薛应魁等人，冒顶武举的履历，四处钻营，刺探军情，甚至企图混入军营掌握军权。
武长春在京城潜伏足足八年，才因情妇的泄密被东厂缉获，被处以凌迟死刑。
努尔哈赤的间谍系统由李永芳负总责，能够有条不紊地、卓有成效地工作，与李永芳的运筹帷幄有着密不可分的联系。
由于李永芳的突出表现，努尔哈赤特别赐予“免死三次”的特权。
尽管李永芳的谍报工作卓有成效，但君恩如水向东流，得宠忧移失宠愁。
天命八年五月七日，有消息说复州（今属辽宁省瓦房店市）人叛变后金。努尔哈赤公开指责这是李永芳等人与明人勾结的结果。李永芳却认为复州地方之人叛变的消息可能不真实，恐怕有人诬陷。如果相信是真的，派兵去了，那边的人会因此耻笑我们。努尔哈赤听了这番话勃然大怒，痛斥李永芳忘恩负义，甚至提出“辽东地方的尼堪屡叛，那边人通谋的信不断地来，我经常查获，你与尼堪结成一伙，为迷惑我，而伪为进谏。若叛逃那边，尔心中高兴；若我方发觉杀戮，尔心中肯定不舒服。” 这说明努尔哈赤一直在派人监视他。
不仅如此，到了天聪年间，李永芳同阿敏征伐朝鲜。阿敏想无休止地进攻，李永芳建议适可而止，阿敏怒叱：“尔蛮奴，何等多言！我岂不能杀尔耶？”
据说，此后李永芳对后金再无“一言”，再无“一策”。
李永芳的四世孙是乾隆朝的重臣李侍尧，在被授为满洲副都统时，有部臣认为汉人不能被授予这个官职， 乾隆批示：“李永芳孙，安可与他汉军比也？”
