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1、长子李弘，猝死。上元二年四月，李弘随帝后出行洛阳，在合璧宫绮云殿猝然离世，年仅二十三岁；2、次子李贤，自尽而死。文明元年，丘神勣到巴州后将李贤囚禁别室，逼令自杀，年仅二十九岁；3、三子李显，被毒死。景龙四年六月，唐中宗李显被韦皇后和李裹儿合谋下毒暴毙身亡，终年55岁；4、四子李旦，病逝。开元四年六月，李旦在百福殿病逝，终年五十五岁。
1、长子李弘（猝死）
太子李弘因仁孝而得到朝野内外赞誉，但却体弱多病，后期监国政务多由东宫官员戴至德、张文瓘、萧德昭等人代为处理。
上元二年（675年）四月，李弘随帝后出行洛阳，在合璧宫绮云殿猝然离世，年仅二十三岁（虚岁二十四）。
高宗非常悲痛，破例追加太子李弘为皇帝，这是唐朝建国以来父亲追赠儿子为皇帝的先例，可见高宗对太子早逝的深深哀痛与惋惜。
上元二年（675年）五月，高宗以皇太子“慈惠爱亲，死不忘君”诏令追谥李弘为“孝敬皇帝”，并以天子礼仪厚葬于洛阳郊区的唐恭陵，百官服丧三十六日。
2、次子李贤（自尽）
文明元年（684年），高宗崩，中宗李显继位，但仅一个多月就被武后废黜，改立睿宗李旦，武后由此把持朝政。
不久后命令左金吾卫将军丘神勣前往巴州搜查庶人李贤的住宅，以防备谋反隐患。丘神勣到巴州后将李贤囚禁别室，逼令自杀，年仅二十九岁。
武则天得知李贤死讯后，曾在洛阳显福门举哀，并将丘神勣贬斥，但不久重获启用。
3、三子李显（被毒死）
景龙四年（710年）六月，唐中宗李显被韦皇后和李裹儿合谋下毒暴毙身亡，终年55岁。葬于定陵（今陕西省富平县西北15里的凤凰山）。
同月中宗幼子温王重茂被立为帝（史称唐殇帝），改元“唐隆”，由韦后临朝称制，欲重演武后故事。
同年六月，相王旦三子临淄王李隆基联合其姑太平公主，交结禁军诸将葛福顺、陈玄礼等，以兵诛韦后、安乐公主并诸韦、武等。
乃废少帝，奉其父相王旦复位，是为唐睿宗。自此唐朝帝位转往李旦一系，直至唐亡。
4、四子李旦（病逝）
开元四年（716年）六月，李旦在百福殿病逝，终年五十五岁。是年十月，李旦被葬于桥陵（在今渭南丰山），庙号睿宗，追谥大圣贞皇帝（《新唐书》作大圣真皇帝）。