早年经历
龙朔二年六月一日（662年6月22日）李旦生于长安蓬莱宫含凉殿，是唐高宗第八子，武则天的幼子，唐中宗母弟。当年十一月十八日即封殷王，遥领冀州大都督、单于大都护、右金吾卫大将军。及长，谦恭孝友，好学，工草隶，尤爱文字训诂之书。乾封元年，徙封豫王。总章二年，徙封冀王。初名旭轮，至是去“旭”字。上元二年，徙封相王，拜右卫大将军。仪凤三年，迁洛牧；永隆二年（681年），改名旦，徙封豫王。
二让天下
唐睿宗一生曾两度登基即位。第一次是在嗣圣元年（684）春二月七日，即高宗皇帝死后的第二年，他以豫王的身份取代了皇兄李显，时年22岁，[3] 与高宗登基时的年龄一模一样。不过，他第二次登基已经是景云元年（710）六月二十四日，也就是在中宗死后的当年，这次即位是以相王的身份取代了中宗的儿子少帝，即温王李重茂。两次即位相距长达27年。在这27年中，唐王朝的中央政局波诡云谲，令后人眼接不暇。睿宗一生，称得上富有传奇色彩。
一让母亲
他第一次即位，是武则天在洛阳宫中废皇帝李显为庐陵王的第二天。由于这时武则天的政治经营还没有达到足以改朝换代的火候，身为她幼子的豫王李旦就被立为新君。李旦于是就成为继李显之后的唐朝第五任皇帝。
李旦即位以后，他不仅不能在正宫上朝听政，且只能居住在别殿，武则天则以太后身份临朝称制。武则天能够为儿子做的，就是在二月七日立他为新君的同一天，把他的王妃刘氏立为皇后；几天以后，又把他的长子永平郡王成器立为皇太子，同时改元文明，大赦天下。这些都是李旦作为皇帝应该得到的，然而此时所有国家政治事务全由武则天一人专决，李旦实际上是个傀儡皇帝。
同年，武则天又改元为光宅，一年用了三个年号。这似乎透露出，皇帝的母后武则天除了没有改朝换代以外，在政治上已经可以随心所欲了。在此后的一个时期，发生了徐敬业扬州兵变和宗室越王贞等人的起兵。武则天一方面大开杀戒，威服政敌；同时又假意要还政。
垂拱二年（686）正月，武则天下诏还政于皇帝。李旦深知母后不是出于本意，也就假戏真做，坚决表示不同意，武则天也就顺水推舟，依旧临朝称制，把持朝政。
转过年来的春正月，武则天把皇帝的几个儿子都封为亲王：如成义为恒王，隆基为楚王，隆范为卫王，隆业为赵王，俨然把李旦的帝王之尊抬得高高。
然而事实上，在武则天一步步走上政治峰巅的过程中，李旦这个皇帝只能是一个徒唤奈何的旁观者而已。
永昌元年（689），武则天开始使用周历。同时，改元为载初（689）。这一年，武则天开始使用了自己的新名字——曌。从此，为了避讳，发布的诏书就改称“制书”。为了配合武则天的政治改作，不久有数万人上表请愿，请求武则天实施改朝换代。当时，宗室和朝廷大臣中的反对派纷纷遭遇杀戮和灭门之祸，武则天的政治经营已势不可挡。
处于政治波澜中心的皇帝李旦，更不能不有所表示。于是，在刘祎之死后不再发言的李旦也上表请求母后荣登大宝，并恳请赐自己姓武。他此举未必是出于本意，却使武则天的改朝换代有了一个台阶，也使自己得保平安。
天授元年（690）九月，武则天表示同意儿子李旦和群臣的请求，并于九月九日改唐建周。皇帝李旦被降为皇嗣，赐姓武，徙居东宫，其具仪一比皇太子，但是不给他皇太子的名分，皇嗣也就是候补性质的皇位继承人。李旦的名字也改为“轮”。皇太子也就成为皇孙，皇后刘氏也从降为妃。
睿宗第一次让天下，就这样完成了。
作为皇嗣的李旦，日子也并不平静。不知什么原因，武则天宠信的户婢韦团儿看中了这位不得志的皇嗣，曾想和他发生私情。李旦深知自身境遇，又怎么会引火烧身，就理所当然地拒绝了她。这样就得罪了团儿，她就暗中在睿宗的妃子刘氏和德妃窦氏的住所埋了一个木头人，然后告发她们行厌蛊妖法，诅咒武则天。结果，在长寿二年（693）正月二日，刘氏、窦氏进宫朝见武则天于嘉豫殿之后就被处死，秘密地埋在宫中，无人知道她们的下落。梓宫秘密，莫知所在，李旦再次即位以后，对二人都是招魂而葬。
对于两个妃子的突然失踪，皇嗣也不敢发问，在母后面前，泰然自若，好像从来没有什么事发生。即使这样，又有人告发他的窦德妃（玄宗的生母）的母亲庞氏有所不轨，庞氏被判处斩，差点丧命。出面替庞氏洗刷冤情的御史徐有功，被加上“阿党恶逆”的罪名判了绞刑，虽然最后没有被杀，也被革职除名。
二让皇兄
圣历元年（698）三月，武则天将废黜为庐陵王的李显从房陵召回。李旦“数称病不朝，请让位于中宗”，显然，李旦称病只是一个借口，他是认为自己年幼，不愿意陷入和皇兄的政治较量。按照长幼的次序，兄长被迎接回到宫中，就表明母后还是有意把兄长选立为继承人的。
李旦的推让，不仅说明了他的明理和识趣，也使武则天可以名正言顺地重立李显，同时避免了他们兄弟二人之间的不和谐。这也保护了李显。
武则天把中宗接回首都是防止有人挟持他反叛，随时都可能杀了他。皇嗣的让位既保护了哥哥，也让自己有更多机会组织建立自己的政治集团，扩大自己势力，同时也避免被严密监视，一家人这时才被放出来。
结果，李旦这次以皇嗣身份让位皇兄为皇太子，自己再次被封为相王。
神龙元年（705）张柬之等发动政变，杀死二张（张昌宗、张易之）兄弟，逼武则天退位，拥立太子李显复位，是为唐中宗。中宗封李旦为安国相王，拜太尉，以宰相身份参预国政。不到一个月，相王就上表辞让太尉和知政事，因为他态度坚决，中宗也只好答应。不久，中宗又别出心裁地想把相王立为皇太弟，这显然与他推让皇位继承人的举动有关。对这一称呼，又因为相王的坚决推辞而作罢。
由于李旦的谦让，他在中宗复辟以后的政治旋涡中，虽然屡屡遭受猜忌也能够保得平安。
综观睿宗的二让天下，他一让母亲，应系情非得已；二让皇兄，原是事出有因。不过，睿宗二让天下，均保自己平安如初，有惊无险，就连司马光也评价说：“相王宽厚恭谨，安恬好让，故经武、韦之世，竟免于难。”
幸而复位
景龙四年（710）六月，中宗被韦皇后和女儿安乐公主毒杀。少帝李重茂即位，改元唐隆。起初，宰相十几人集体商议并由上官婉儿执笔的中宗遗诏是，由韦后以皇太后临朝称制，而以时为安国相王的李旦加太尉参谋辅政。后来，韦后的党羽认为不应该用相王辅政，实际上是韦后想仿效武则天把持朝政，把相王当作了一大障碍，是对曾经做过大唐皇帝和皇嗣的李旦心怀疑忌。
李旦本来有中宗顾托遗志，而在韦后自怀私心剥夺其辅政权力的时候，他也从没有正面争锋，一如既往地恭俭退让，避免遭到已经把持了朝政的韦后的陷害。
这说明，李旦在躲避政治斗争旋涡的冲击时，具有寻常人不曾具备的高超本领。
由于倒行逆施，韦后最终走上了末路穷途。李旦的三子李隆基、妹妹太平公主等联络禁军将领拥兵入宫，将韦后诛杀，废黜少帝李重茂，拥立李旦重新登基。
根据史书记载，在这场宫廷政变成功后，少帝也无奈下诏请让位给叔父相王，相王依旧上表推让。在众人的强烈要求下，他才勉强同意。唐隆（710）元年六月二十四日，相王复即位于承天门楼，是为唐睿宗。大赦天下。
由于少帝李重茂自六月初七即位，二十四日就逊位，前后不足一个月，加上这期间还有韦后临朝，他实际上并没有掌握权力，所以无论是唐朝历史上还是在历史年表的谱系上都没有把他当作一任皇帝。
睿宗复位后的第二个月，就把诛韦有功的三郎李隆基立为皇太子，同时，改元景云。
太极功夫
“太极”，是睿宗第二次在位期间的年号。景云三年（712年）正月初一，睿宗拜谒了太庙的列祖列宗，第二天才在正殿接受了群臣的新春朝贺。之后，他又举行了南郊祭天大礼，大赦天下。改元“太极”。
这年五月，睿宗又在北郊祭祀，并改元为“延和”。也就是说，仅仅这一年，睿宗就使用了太极、延和二个年号。这一年中，睿宗作为皇帝也是饱受折磨，原因是他要在儿子李隆基和妹妹太平公主之间寻求权力的平衡。
虽然“太极”年号只使用了不到半年，但睿宗在这一阶段一直是在大耍太极功夫。
睿宗再次登基以后，在选择继承人时也犯过难。三子李隆基因为诛杀韦后、安乐公主以及拥立睿宗有大功，应该加以考虑；而李成器（李宪）是嫡长子，在睿宗第一次称帝时曾经被立为皇太子。在二人之间取舍，他一时也不便轻易表态。李成器深知三弟羽翼渐丰，为避隐太子玄武门之祸，提出“国家安则先立嫡长，国家危则先立有功”，主动退避。
李隆基被立为皇太子以后，太平公主和他因为权力之争发生了矛盾，展开了较量。太平公主以唐隆之功，权倾朝野；同样因功而被立为皇太子的李隆基，深谙权谋，非等闲之辈，他们之间势必会有所冲突。很快，太平公主就发现自己低估了太子，不免对他有了几丝忌惮。
从此，太平公主就把太子李隆基看成了自己政治上的对手，很想利用自己的权势换太子。
睿宗在公主和皇太子之间，遇事迁就，采取不偏不倚、摆平两方的平衡政策，不愿意也无法偏倚任何一方。每有宰相奏事，睿宗总是会先问“尝与太平议否”，再问“与三郎议否”。当得知了太平公主和太子的意见以后，他才做决定。
总之，睿宗既不开罪于太平公主，又同太子保持政治上的联系。太子、公主双方互为敌手，却对睿宗皇帝都有共同的政治需要；睿宗也正是在太平公主与太子的政治较量中保持着他的皇统地位。
睿宗的太极功夫是，希望能够在儿子和妹妹之间找到政治合作的共同点，希望彼此能够平和相处。他在这年五月把“太极”年号改为“延和”，其实已经隐隐约约表达了这样的期盼。然而，政治斗争的法则，使他的这一追求化为泡影。
由于睿宗对太平公主的支持，使皇太子在当时的政局中处境不安，以至于有人在太子面前故意说：“当今天下，只有太平公主，而不知道还有什么太子殿下！”太平公主位高权重，朝野遍布其门客，使得她与渴望拥有更多权力的皇太子李隆基之间的冲突日益加剧并公开化了。
延和元年（712年）七月，天象出现了异常。作为太子对头的太平公主一党，借术士之口向睿宗报告：“根据天象，彗星出现预示除旧布新。帝座及前星有灾，这显示皇太子合做天子，不合更居东宫。”
他们的本意是，借天象唆使睿宗对皇太子的政治前途做出决定。也就是说，根据天象，睿宗要么传位，要么就应当另立太子，不然天灾就会降临。
谁知，太平公主弄巧成拙，睿宗竟然决心“传德避灾”。
睿宗还回顾了自己在中宗之世的经历：当时，他见天象屡有变化，曾力劝中宗择立贤子以应灾异。因中宗不答应自己，他还一连几天忧惧难安。睿宗说：“岂可在彼能谏，到了自己就不能呢！”
由于睿宗传位的态度坚决，不仅太平公主等人的反对没有效果，就连太子李隆基自己也闹不明白。李隆基急忙入宫觐见，连连叩头，请求父亲睿宗给他个说法。
睿宗表示说：“你诛凶定乱，能安我宗庙社稷。现天意人事都已成熟了，不必疑虑！你若能尽孝心，现在机会来了，何必一定要等到柩前即位呢！”
睿宗向太子表达了自己坚决传位的意愿，并目送李隆基流涕而出。到这时，睿宗似乎才长长地出了一口气。
无奈传位
睿宗为了求得政治的稳定，他决定以禅位终结了自己这次短暂的帝王生涯。他的传位太子实际上是抛弃了太平公主。睿宗虽然传位，但还应当“自总大政”。维护太平公主权柄的同时保留自己的帝王权力。于是，睿宗又一次搞他的政治平衡。他说自己传位以后要不忘国家，表示仍然会过问军国大政。
延和元年（712年）七月二十五日，唐睿宗下诏传位于太子李隆基，自称“太上皇”，每五天在太极殿接受群臣的朝贺，仍自称“朕”，三品以上除授及大刑狱仍然自决，命令称诰、令。而唐玄宗每日受朝于武德殿，自称“予”，决定三品以下除授及徒罪，命令称制、敕。到这年的八月初三日，睿宗举行了正式传位的大典。太子李隆基即位，是为唐玄宗。到了第五天，改元“先天”，大赦天下。
睿宗这次传位的做法，给玄宗李隆基即位后的政局埋下了隐患。
先天之变
太平公主地位特殊，又拥护李旦有功，所以在朝中有很高的威望，七个宰相五个是她的门生；李隆基不敢惹太平公主，一点小事惹了她就害怕地忙去告罪。
李隆基的登基，使太平公主陷入了恐慌之中。她马上陷入了巨大的颓势，她没想到李旦会这么快就退位。她之前无数次劝李旦废掉李隆基，改立别的太子。
太平公主说李隆基当太子时一直都有二心，李旦虽然觉得也有可能，但是一直在犹豫。如果换一个太子的话，李旦可能更受太平公主的协制。李隆基对太平公主一直怀恨在心，但是，因为李旦的健在，李隆基也不敢对太平公主动手。
李隆基登基后，因为朝政的问题，太上皇李旦越来越不满，觉得他想对自己不利。太平公主也趁机劝李旦，应该废掉李隆基。最后，李旦决定派李隆基戍边，但最后又犹豫，没了主意，推到下一年。
戍边就是废帝的暗示，李旦也很无奈。李隆基此时紧张得不得了，他很害怕，因为一旦被废就只有死亡的下场。最后，李隆基决定孤注一掷，在下一年戍边的前一个月发动政变，包围太平公主府第，围困了李旦。
太平公主逃到城外的山上，伤心之下自缢。李隆基也没杀李旦，只是终身软禁了他。太平公主的三个儿子，则都被李隆基处死 。
自此，李隆基皇权在握，九五之尊名至实归。
病逝庙谥
开元四年(716)六月二十日，太上皇李旦崩于太极宫内之百福殿，年五十五。十月，葬于桥陵(今渭南丰山)。庙号睿宗，初谥大圣贞皇帝，天宝十三载(754)，改谥曰玄真大圣大兴孝皇帝。