1、長子李弘（猝死）

太子李弘因仁孝而得到朝野內外讚譽，但卻體弱多病，後期監國政務多由東宮官員戴至德、張文瓘、蕭德昭等人代為處理。

上元二年（675年）四月，李弘隨帝后出行洛陽，在合璧宮綺雲殿猝然離世，年僅二十三歲（虛歲二十四）。

高宗非常悲痛，破例追加太子李弘為皇帝，這是唐朝建國以來父親追贈兒子為皇帝的先例，可見高宗對太子早逝的深深哀痛與惋惜。

上元二年（675年）五月，高宗以皇太子“慈惠愛親，死不忘君”詔令追諡李弘為“孝敬皇帝”，並以天子禮儀厚葬於洛陽郊區的唐恭陵，百官服喪三十六日。

2、次子李賢（自盡）

文明元年（684年），高宗駕崩，中宗李顯繼位，但僅一個多月就被武后廢黜，改立睿宗李旦，武后由此把持朝政。

不久後命令左金吾衛將軍丘神勣前往巴州搜查庶人李賢的住宅，以防備謀反隱患。丘神勣到巴州後將李賢囚禁別室，逼令自殺，年僅二十九歲。

武則天得知李賢死訊後，曾在洛陽顯福門舉哀，並將丘神勣貶斥，但不久重獲啟用。

3、三子李顯（被毒死）

景龍四年（710年）六月，唐中宗李顯被韋皇后和李裹兒合謀下毒暴斃身亡 ，終年55歲。葬於定陵（今陝西省富平縣西北15裡的鳳凰山）。

同月中宗幼子溫王重茂被立為帝（史稱唐殤帝），改元“唐隆”，由韋后臨朝稱制，欲重演武后故事。

同年六月，相王旦三子臨淄王李隆基聯合其姑太平公主，交結禁軍諸將葛福順、陳玄禮等，以兵誅韋后、安樂公主並諸韋、武等。史稱唐隆政變。

乃廢少帝，奉其父相王旦復位，是為唐睿宗。自此唐朝帝位轉往李旦一系，直至唐亡。

4、四子李旦（病逝）

開元四年（716年）六月，李旦在百福殿病逝，終年五十五歲。 是年十月，李旦被葬於橋陵（在今渭南豐山），廟號睿宗，追諡大聖貞皇帝（《新唐書》作大聖真皇帝）。

天寶八載（749年），李旦被改諡為玄真大聖皇帝。 天寶十三載（754年），李旦又增諡為玄真大聖大興孝皇帝。