长孙操武德时任相国府金曹参军、检校虞州刺史。后任陕东道大行台金部郎中，跟从唐太宗征讨，参与机密。后出任陕州刺史时，城中无井，他开广济渠引水入城，百姓颂其遗爱。长孙操上任伊始，便带人实地察看利人渠，决定在此渠的基础上扩大规模，增加水量。长孙操在交口东面的橐（tuó）水（青龙涧河）上筑起石坝，并加宽加高水渠，使渠水比原来的利人渠扩大了许多倍。于是，人们便将此渠称作“广济渠”。
贞观中，封乐寿县公，历任洺州刺史、益扬二州都督府长史，并有善政，唐太宗下诏褒答。
贞观二十三年（649年），唐太宗将女儿新城公主许配长孙操第四子长孙诠，因长孙诠尚主之故，太宗特意升长孙操为岐州刺史。岐州即原扶风郡，后为唐代西京。
永徽初，授金紫光禄大夫，不久去世。
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