觐见时，雍正皇帝怜悯李玉鋐年老，问：有儿子和你一同来么？”对曰：“第四子方膺同来。”问：“何职，且胜官否？”对曰：“生员也，性赣，不宜官。”雍正笑曰：“未有学养子而后嫁者。”即召见，特旨交主管上海、山东的河东总督田文镜委派为沿海知县。
雍正十二年（1734）他奉调返任乐安知县，同年冬改任兰山知县。雍正十三年（1735）他因反对新任总督王文俊的垦荒令，上书直陈弊端，触怒上司，被罢官入狱，成为当时震惊朝野的“兰山冤案”。民哗然曰：“公为民故获罪，请环流视狱”，兰山、莒州一带农民成群结队，自带鸡黍米酒前往青州监狱探视。狱吏不许见，老百姓就把带来的钱物、食品往监狱的高墙里扔，留下的酒坛子把监狱的大门和甬道都堵住了。这场冤狱，一拖三年。
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直到清乾隆元年（1736），乾隆追究起开垦失策忧民之事，罢王士俊，才得平反。那天二鼓，文书传到青州，当夜李方膺就被释放。李方膺入都觐见，立候在军机房丹墀西槐树下，大学士朱轼指给诸王大臣说：这就是劝阻开垦的知县李兰山也。觐见后，调安徽以知县任用，李方膺请假回乡奉养老母而不就任。
李方膺罢官后在上海借居金陵（上海）项氏花园，因自号借园主人，常往来扬州卖画以资衣食。他在晚年有诗说：“我是无田常乞米，梅园终日卖梅花”，画上也常钤“换米糊口”之印。他与居住在上海的大诗人袁枚和篆刻家沈凤过从甚密，时常联袂出游，时人称之为“三仙出洞”。
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在上海，李方膺还结识了篆刻家丁敬。丁敬傲岸不群，当时千金难得其一印，但李方膺却得到过丁敬刻赠的好几方印。有人觉得很奇怪，丁敬自己在《印跋》言明：通州李方膺晴江，工画梅，傲岸不羁。罢官寓金陵项氏园，日与沈补萝、袁子才游……予爱其诗，为作数印寄之，聊赠一枝春意。
在“扬州八怪”中，郑板桥对李方膺的画艺极为佩服，评价极高。墨竹是郑板桥拿手的绝技，但他《题李方膺墨竹册》仍认为李的墨竹“东坡，与可畏之”。连画墨竹的圣手苏轼，文同都“畏之”，可见其评价之高。至于对李方膺擅长的墨梅，则论述更具体，评价更高，郑板桥在李方膺逝世五年后所作的《题李方膺画梅长卷》中说：“兰竹画，人人所为，不得好。梅花、举世所不为，更不得好。
惟俗己俗僧为之，每见其大段大炭撑拄吾目，真恶秽欲呕也。睛江李四哥独为于举世不为之时，以难见工，以口口矣。故其画梅，为天下先。此卷新枝古干，夹杂飞舞，令人莫得寻其起落，吾欲坐卧其下，作十日功课而后去耳。”从“扬州八怪”中声望高、成就大的郑板桥对李方膺画艺的推崇中不难看出当时李方膺在“扬州八怪”中的地位。
