李屯跟随东魏权臣高欢与西魏军在沙苑作战，战败被西魏独孤信（匈奴屠各种独孤部出身）俘虏。独孤信信任他，赐给他独孤姓。
独孤楷立战功，为宇文护的随从，官至车骑将军，封广阿县公，受位右侍下大夫。北周末年，跟随韦孝宽平定淮南。580年，杨坚担任丞相，独孤楷受位开府仪同三司，监督杨坚的亲卫兵。
581年，隋朝建立，独孤楷担任右监门将军，封汝阳郡公。数年后，转任右卫将军。仁寿初年，出任原州总管。蜀王杨秀驻守益州，文帝杨坚召还杨秀，杨秀犹豫没有起行。朝廷害怕杨秀会作乱，以独孤楷任益州总管，取代杨秀。杨秀果有谋反之意，独孤楷劝谏很久，他才回长安。独孤楷看出杨秀有反悔之意，于是率兵防备。杨秀到达距离益州四十里的兴乐，打算反袭独孤楷，秘密派遣随从他的情形，知道无从下手于是作罢。独孤楷在益州广布善政，蜀中父老到唐朝都念及他。
604年，隋炀帝即位，独孤楷转任并州总管。因病失明，上表请求告老还乡。隋炀帝派遣独孤楷长子独孤凌云监省郡事，以表示重视先朝旧臣。数年后，转任长平郡太守，尚未理事就去世。谥号恭。
独孤楷弟独孤盛以诚节知名。