大儿子——唐孝敬皇帝李弘 ( 652年-675年 ) ，唐高宗李治第五子，武则天长子，系高宗时期所立的第二位太子，薨逝于太子位，是唐朝第一位被追封为皇帝的太子。
李弘于永徽三年(652年)出生于皇宫，永徽六年(655年)进封代王，显庆元年(656年)被立为皇太子，自幼孝顺仁德，为太子后体恤民情，曾上书高宗修正不合理的法律，并为两个获罪的姐姐求情，深得高宗宠爱。
上元二年(675年)，李弘随帝后出行洛阳，猝死于合璧宫绮云殿，年仅二十三岁，死因颇受争议。高宗为此悲痛不已，破例追赠太子李弘为皇帝，谥号"孝敬"，以天子礼仪葬于唐恭陵。
神龙初年(705年)，唐中宗李显为孝敬皇帝上庙号为唐义宗。开元六年(718年)，唐玄宗李隆基依照旧礼撤销义宗庙号，复用孝敬皇帝谥号祭祀。
李弘做太子期间以仁德著称。当时朝廷大量征兵，那些逃亡或者期限内没有报到的士兵会被处死，家人也要充官。李弘为此上书进谏：“臣听说军队征兵，但凡没有及时报到的全家都会被牵连，有的甚至没被断罪就被囚禁，人数众多。但当中有因为疾病才逾期不到，或者途遇山贼、渡河遭难、畏惧逃亡、身负重伤等多种情形，军法却要连坐他们的亲属。（臣认为）军法该兼顾实情，如果不是战死就被定罪或者备注逃亡，并牵连他们的家属，实在（有冤）值得同情。臣希望可以修订法律，以后家中有士兵逃亡，也不用受连坐之罪。”高宗批准了请求。
咸亨二年（671年），高宗出行东都洛阳，命太子李弘监国。当时关中地区遭遇旱灾，闹起饥荒。李弘亲自巡视士兵的粮食，发现有吃榆皮、蓬实充饥的人，就命令家仆发放米粮以保证供给。当时李弘有两个异母姐姐，即义阳公主与宣城公主，她们的母亲萧淑妃因得罪武则天而被废黜杀害。两位公主一直被幽禁宫中，年龄很大了也未结婚。李弘发现此事后十分震惊，上书请求允许两位姐姐出嫁，并希望将沙苑之地分借给贫穷之人。高宗准许。
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。高宗还亲自书写《睿德记》缅怀李弘，碑石树立于陵墓之旁。
二儿子——唐章怀太子李贤( 655年1月-684年3月 )，字明允，唐高宗李治第六子，武则天第二子，系高宗时期所立的第三位太子，后遭废杀。著有《君臣相起发事》、《春宫要录》、《修身要览》等书，今已佚失。永徽五年十二月(655年1月)，李贤出生于父母祭拜昭陵途中，不久封王，自幼得到良好教育，“初唐四杰”之一的王勃曾做其侍读。长大后容貌俊秀，举止端庄，才思敏捷，深得父皇喜爱。
上元二年(675年)，太子李弘猝死，李贤继立。为太子期间多次监国，得到朝野内外称赞。李贤曾召集文官注释《后汉书》，史称“章怀注”，具有较高史学价值。调露二年(680年)，李贤因谋逆罪被废为庶人，流放巴州。文明元年(684年)，武则天废帝主政，遣酷吏丘神勣赴巴州校检李贤居所。丘神勣至巴州拘禁李贤，逼令自尽，终年二十九岁。
处分李贤后的第二天(八月二十三日)，册立李显为太子。开耀元年(681年)十一月八日，迁废太子李贤于巴州。光宅元年(684年)正月，武则天派左金吾将军丘神绩到巴州监视李贤，结果丘神绩到巴州后竞通令李贤自杀。为此，武则天降罪于丘神绩，贬为叠州刺史。四月十五日，为李贤举哀于显福门。次日，追封李贤为雍王。过了不久又召回丘神绩，再为左金吾将军。
李贤之死，史学家郭沫若认为是裴炎从中作祟，怕召回李贤对自己不利，故假传圣谕杀死李贤。这一看法很有道理。裴炎是查处李贤案的主持人，不论行为是否公正，李贤怀怨是完全可能的。在巴州枉杀李贤有可能是裴炎的政治目的。武则天在事后查明此事真相又不能马上怪罪裴炎，所以在当年九月，众官都力保裴炎的情况下，武则天断不听从，立斩裴炎于都亭。正是这件事给了武则天沉痛的教训，因此，在废掉李显14年后，为再起用李显而接其回朝廷时，采取了一个十分谨慎的办法。圣历元年(698年)三月初九，派徐彦伯到房州，瞒过宰相狄仁杰和所有朝臣，巧妙地接回李显。
李贤为太子期间与武后关系紧张。当时有个术士明崇俨深得高宗和武后信赖，曾对武后说“太子不堪承继，英王(武后第三子)貌类太宗”，又言“相王(武后幼子)相最贵”，李贤听闻后深感厌恶。当时皇宫中有流言说李贤不是武后亲生，而是武后的姐姐韩国夫人与高宗的儿子。李贤顿生疑虑，感到恐惧。武后又送《少阳政范》和《孝子传》给李贤，以责备他不懂得为人子、为太子，还曾亲手书信斥责，李贤越发感到不安。
章怀太子是中国历史上一位颇为知名而又身世悲惨的皇太子。论出身，他是中国历史上绝无仅有的两个皇帝的儿子，他的同母长兄虽未即位，死后却被追尊为“孝敬皇帝”，两个弟弟是唐中宗和唐睿宗，妹妹是权倾一时的太平公主。可以说，李贤生活在一个不折不扣的皇权家庭里，这也注定了他必将卷入政治斗争而无法逃脱悲剧的命运。
三儿子——唐中宗李显（656年－710年），原名李哲，唐朝第四位皇帝，唐高宗李治第七子，武则天第三子，684年至684年、705年至710年两度在位。
章怀太子李贤被废后，被立为皇太子。弘道元年（683年）即皇帝位，皇太后武则天临朝称制。光宅元年（684年），被废为庐陵王先后迁于均州、房州等地。圣历二年（699年）召还洛阳复立为皇太子。神龙元年（705年）复位。
中宗在位期间，恢复唐朝旧制，免除租赋，设十道巡察使，置修文馆学士，发展与吐蕃的经济、文化交往，实行和亲政策，把金城公主嫁给吐蕃赞普，保证了边疆地区的稳定。
唐中宗前后两次当政，共在位五年半，公元710年去世，终年55岁，谥号大和大圣大昭孝皇帝（初谥孝和皇帝），葬于定陵。
唐中宗先后被软禁于均州（今湖北省丹江口市）、房州（今湖北省房县）十四年，只有妃子韦氏陪伴，两人相依为命，尝尽了人世的艰难。每当听说武则天派使臣前来，在房陵忐忑度日，一度惶恐异常想要自杀，韦氏劝慰他说：“祸福倚伏，这是没有常理的，人哪能没有死呢，何李显必现在就去。”此后，李显与韦氏多年同甘共苦，情义非常深厚。李显向韦氏许愿，如果我有一天重见天日，绝不会辜负她。
武则天称帝后，由谁来继承帝位，一直困扰着她。她在立子还是立侄上犹豫不决。此时，狄仁杰进言：“太宗皇帝栉风沐雨，亲冒刀枪箭镞，平定天下；高宗大帝将二子托付陛下，陛下今乃欲让位他族，有违天意。且姑侄与母子谁亲？陛下立子，则千秋万岁之后，配食太庙，承继无穷；立侄，则未闻侄为天子而祭祀姑姑太庙的。”武则天顿时感悟。当日，武则天对狄仁杰说：“朕梦见鹦鹉两翼折断，是何征兆？”狄仁杰借题发挥：“武者，陛下之姓，两翼，二子也。陛下起用二子，即可振翅高飞。”至此，武则天主意就定下来了。
圣历元年（698年）三月，武则天假托李显有病需到洛阳治疗，派遣职方员外郎徐彦伯秘密召回李显及家人。李显结束了流放的生活回到洛阳。九月，武则天重新立李显为皇太子。
景云元年（710年）五月，唐中宗李显去世终年55岁，葬于定陵（今陕西省富平县西北15里的凤凰山）。
四儿子——唐睿宗李旦 （662年6月22日-716年7月13日），初名李旭轮，唐高宗李治第八子，武则天幼子，唐中宗李显同母弟。初封殷墟王，领冀州大都督。他一生两度登基，三让天下，在位时间文明元年至载初二年(684年―690年)和景云元年至延和元年(710年―712年)，共在位8年。公元690年让位于母后武则天，被封为皇嗣。公元710年再度即位。公元712年禅位于子李隆基(唐玄宗)，称太上皇，居五年去世，享年五十五岁，庙号唐睿宗，谥号玄真大圣大兴孝皇帝，葬于桥陵。
睿宗立，则天皇后仍命帝居住于深宫，不得参与朝政，所有军国大事由则天皇后处理，睿宗毫无实权，甚至连干预国家大政的权力都没有，沦为傀儡。公元690年9月，则天皇后称帝，改国号为周。废睿宗，封他为皇嗣，改名武轮，迁居东宫。武则天圣历元年（698年），武则天又改立中宗为储君。睿宗则贬为亲王，封号相王，他的五个儿子（李成器、李成义、李隆基、李隆范、李隆业）被封为郡王。神龙元年（705年），宰相张柬之等五人发动神龙革命，杀张易之、张昌宗兄弟，逼武则天退位，迎中宗复辟，不久武则天去世。中宗封睿宗为安国相王，随即辞去。景云元年（710年），中宗驾崩，传说是被韦皇后毒杀，少帝李重茂登位，改元唐隆。
同年6月，睿宗的三子临淄李隆基发动羽林军攻入宫，讨杀韦皇后及安乐公主、上官婉儿、武延秀等。与太平公主一起拥立睿宗复位，废黜殇帝李重茂，改年号为“景云”，史曰唐隆之变。 六月二十四日睿宗复辟于承天门楼，大赦天下，与其子李隆基一起铲除了韦皇后一党的势力。在位初期太子李隆基与太平公主之间的斗争愈发激烈，太平公主极力想除掉太子，独揽朝政，时文武大臣中有一大半依附于太平公主，7个宰相中有5人由她推举，而李隆基则欲巩固自身势力，为继位铺平道路。 公元712年7月，唐睿宗无法面对与平衡李隆基与太平公主的争端，禅位于太子李隆基，自称太上皇，每五天在太极殿接受群臣的朝贺。
开元四年六月二十日（716年7月13日）病逝于长安宫中的百福殿，享年55岁。公元716年6月病死。
