李旦出生便被封為殷王，深受唐高宗的寵愛。李旦成年后，謙恭好學，再被封為豫王。公元684年，李旦被武則天立為皇帝，并被軟禁在宮中。武則天稱帝后，傀儡皇帝李旦被降為皇嗣，并多次遭到武氏諸王及酷吏的攻擊。后來，武則天將政權歸還給李氏，李旦復立為皇太子。隨后，李旦稱病不朝，并讓位于李顯。在神龍政變后，李旦因功被李顯封為太尉，以宰相身份參預國政，并加號安國相王。公元710年，李隆基聯合太平公主鏟除韋氏集團，李旦登基。后來，李隆基和太平公主爭權，李旦禪位于李隆基，但仍把持朝政。先天政變后，李旦將權利歸還給李隆基，在百福殿頤養天年。公元716年，李旦病逝，終年55歲，葬于橋陵。
李旦前后兩次登基，一共在位八年，在掌權的兩年中，使朝政呈現出一派振興氣象，史稱“復有貞觀、永徽之風”。