李元吉，是高祖李渊的第四个儿子。太原起义后，被任命为太原郡太守，封为姑臧郡公。不久晋封为齐国公，任十五郡诸军事、镇北大将军，留下镇守太原，赋予他自行处理军政事务的权力。
高祖武德元年(618)，他晋封为齐王，任并州总管。武德二年(619)，刘武周向南进攻汾州、晋州，高祖诏令右卫将军宇文歆协助他镇守并州。李元吉爱好打猎，装载罗网的车子就有三十多辆，他曾说“我宁可三天不吃东西，不能一天不打猎”，还放纵他身边的人掠夺百姓的财物。宇文歆多次劝阻但是不听，就向高祖呈递奏表说：“齐王在并州，经常穿上便装出城，和窦诞一起游乐打猎，践踏农田庄稼，放纵身边的人，公开掠夺百姓的财物，境内的家禽家畜，几乎被他们抢光。他站在大路中间放箭射人，观赏人们躲避，作为娱乐。把兵卒分成左右两方，做打仗游戏，直到互相殴斗砍杀，造成伤残甚至死亡。夜晚敞开府门，到别人家里公然干些淫猥勾当。黎民百姓怨恨，都是满腔愤怒。凭着这种状况守城，怎么能够守住！”李元吉终于获罪免职。他又婉转地动员当地德高望重的老人进京为他求情，不久恢复了官职。
当时刘武周率领五千名骑兵到了黄蛇岭，李元吉派遣车骑将军张达带领一百名步兵先去试探。张达嫌人太少，坚决要求不去。李元吉强行派遣，一到黄蛇岭就被杀光。张达愤恨恼怒，就为刘武周当向导攻克了榆次县城，进逼并州。李元吉十分恐慌，欺骗他的司马刘德威说“：您带着年老体弱的人员守城，我带上身强力壮的将士出城作战。”乘着夜晚部队出城的时机，他带上妻妾丢下军队逃回了长安，并州很快失陷。高祖怒火万丈，对礼部尚书李纲说：“元吉年轻，还不熟悉军政事务，所以派窦诞、宇文歆协助他。精壮人马好几万，军粮预拨了上十年，我举义旗打江山的发祥地，眨眼之间就丢了。宇文歆带头提出这种计策，我要杀掉他。”李纲说“：得亏宇文歆才让陛下没有失去爱子，我认为他有功。”高祖询问原因，李纲回答说：“罪过出在窦诞没有规劝齐王，致使士卒百姓怨恨愤怒。再说齐王年轻，肆无忌惮地干骄横放纵的事，放纵身边的人，掠夺百姓的财物。窦诞不曾劝谏制止，却放任包庇他，所以造成了祸根，这是窦诞的罪责。宇文歆论感情要疏远些，接近他的时间又短，齐王的过失，他已全部禀奏过了。何况是父子间的事情，别人不好说话，但宇文歆却说了，难道还不忠诚？现在要追究他的罪责，不会使他心服，我认为很不恰当。”第二天，高祖请李纲进宫，让他坐到自己身边，说道：“现在我有了您，刑罚就不会失去分寸。元吉自己作孽，跟别人结下了怨恨。宇文歆曾上表禀奏，窦诞还怎能制止，都不是他们的罪错。”不久任命李元吉为侍中、襄州道行台尚书令、稷州刺史。
武德四年(621)，太宗征讨窦建德，留下李元吉和屈突通在洛阳围攻王世充。王世充出兵抵抗，李元吉设下埋伏打败了他，斩杀八百人，活捉他的大将乐仁日方、士卒一千多人。平定王世充后，李元吉被授予司空头衔，其余官职照旧，另外赐给王侯的衮衣冠冕、前后两部军乐队、二十名仪仗队员、两千斤黄金，跟太宗各赐三座熔炉铸造钱币供自己使用。武德六年(623)，授予隰州总管。他后来跟李建成联合算计太宗，分头招募勇猛打手，收容逃亡罪犯。还勾结后宫妃嫔，挨个儿奉承，又重金贿赂中书令封伦作为帮凶。从此高祖疏远太宗偏爱李元吉。太宗曾经陪同高祖到齐王府，李元吉让自己的护军宇文宝潜伏在卧室，准备暗杀太宗。李建成担心不能成功就制止了，李元吉气愤地说：“只是为你老兄着想而已，对我有什么相干！”武德九年(626)，改授左卫大将军头衔，不久提升为司徒、兼侍中，并州大都督、隰州都督、稷州刺史等官职全部照旧。
高祖准备到太和宫去避暑，秦王、齐王应当陪同，李元吉对李建成说：“等我到了太和宫，就派精悍的将士抓住他。把他关进地窖，只开一个洞口递送食物。”恰逢突厥的郁射设统率军队驻扎到黄河南岸，围攻乌城。李建成就推荐李元吉代替太宗督率军队北上讨伐，照旧命令秦王府的猛将秦叔宝、尉迟敬德、程知节、段志玄等人一起出发。还调来秦王府的士卒花名册，挑选精兵强将，准备夺取太宗的人马来充实齐王府。还在高祖面前诬陷杜如晦、房玄龄，将他们赶回了家。高祖明知是他们的阴谋却不制止。李元吉乘势秘密请求除掉太宗，高祖说“：这人立有平定天下的功勋，罪行还没有暴露，要是杀他，凭什么理由？”李元吉说“：秦王经常违抗诏令。刚刚平定洛阳时，骄横傲慢踌躇满志，不愿赶紧回京，分赏财物，树立个人恩德。违背抗拒到这种程度，难道不是叛逆？只管赶快杀掉，不愁没有理由！”高祖没有应声，李元吉就退出去了。
李建成对李元吉说“：已经夺取了秦王的精锐部队，你统帅着几万兵众，我和秦王到昆明池，在那里为你饯行，命令勇士把他折杀在帷幕后边，就说是暴病死去，估计父皇不会不信。我再派人劝说父皇，要他把朝政交给我。登位以后，把你立为皇太弟。尉迟敬德等人已经落到你的手中，到时活埋掉，谁敢不服？”率更丞王日至听到这个阴谋，秘密报告太宗。太宗召集府中官吏们讲了这事，他们都说“：大王您如不决断，江山就不属唐朝了。如果让建成、元吉的罪恶阴谋得逞，那伙小人得志，元吉凶狠暴戾，终究不会侍奉建成。以前护军薛宝向元吉呈递的符..说‘：元吉二字合起来就是唐字。’元吉得到符..高兴地说：‘只要除掉秦王，夺取太子易如反掌。’挑起内乱还没有成功，就打好了互相争夺太子的主意。凭着大王您的威望，除掉建成、元吉如拔小草。”太宗迟疑不决，大家又说：“大王您认为虞舜是位什么样的人？”太宗说“：他智慧深邃才华横溢，温和谦恭公正诚实，当儿子孝顺，做君主圣明，怎能随便评论他老人家呢？”大家说“：假使他淘井出不来，像鱼鳖一样淹死，怎能成为孝子呢？填塞仓库裂墙时下不来，就被烧成了灰烬，怎能成为圣君呢？忍受小棍敲击，避开大棒拷打，的确是有谋略的。”太宗于是定下计谋除掉了李建成和李元吉。
李元吉死时二十四岁。他有五个儿子：梁郡王李承业、渔阳王李承鸾、普安王李承奖、江夏王李承裕、义阳王李承度，一起株连被杀。不久颁发诏令把李建成、李元吉从皇家名册中注销。太宗登上帝位，追封李元吉为海陵郡王，谥号叫剌，按照礼仪重新安葬。贞观十六年(642)，又追封为巢王，谥号依旧，还把曹王李明作为李元吉的继子。