親王時期
永徽五年十二月（655年1月），李賢出生於父母祭拜太宗昭陵途中，是高宗李治第六子，武則天第二子。永徽六年（655年）冊封為潞王。
顯慶元年（656年），太子李忠被廢，改立武後長子李弘。李賢遷任岐州刺史，同年加封雍州牧、幽州都督。龍朔元年（661年）改封沛王，加揚州都督兼左武衛大將軍，仍任雍州牧。
龍朔二年（622年），加揚州大都督。麟德二年（665年）加右衛大將軍。鹹亨三年（672年），更名李德，徙封雍王，授涼州大都督、雍州牧、右衛大將軍，食實封一千戶。上元元年(674年)，又依舊名李賢。
李賢長大後容貌俊秀、舉止端莊，深得高宗讚賞。高宗曾對司空李勣說：“這個孩子已經讀了《尚書》、《禮記》、《論語》，背誦古詩賦十多篇，一看就能領會，也不會忘記。我曾叫他讀《論語》，他讀到‘賢賢易色’，再三誦讀。我問為什麽反複讀，他說自己內心特別喜愛這句話，才知這孩子的聰敏出自天性。”
幹封元年（666年），沛王李賢招募“初唐四傑”之一的王勃作為王府修撰，十分器重。兩年後，李賢與其弟英王李顯鬥雞，王勃助興而寫《檄英王雞》文。高宗得知後大怒，認為此舉挑撥二王相爭，遂逐出王府。
太子時期
上元二年（675年），皇太子李弘猝死，李賢繼立。不久，高宗命李賢留守京城監國。李賢處理政務明確公允，為朝廷內外所頌揚。李賢又招集當時的學者張大安、劉納言、格希元、許叔牙、成玄一、史藏詰和周寶寧等人注釋範曄的《後漢書》，書成之後呈奏給高宗，被收藏在皇宮內閣。
儀鳳元年（676年），唐高宗親筆下詔表揚李賢：“皇太子自留守監國以來時間不長，但留心政務，撫愛百姓，非常盡心，對刑法所施也細審詳察。加之政務之餘，能夠專心精研聖人經典，領會深意。先王所藏書冊都能研討精華。好善正直，是國家的希望，深副我所懷。命賞賜絹帛五百段。”
李賢為太子期間與武後關係緊張。當時有個術士明崇儼深得高宗和武後信賴，曾對武後說“太子不堪承繼，英王（武後第三子）貌類太宗”，又言“相王（武後幼子）相最貴”，李賢聽聞後深感厭惡。當時皇宮中有流言說李賢不是武後親生，而是武後的姐姐韓國夫人與高宗的兒子。李賢頓生疑慮，感到恐懼。武後又送《少陽政範》和《孝子傳》給李賢，以責備他不懂得為人子、為太子，還曾親手書信斥責，李賢越發感到不安。
廢為庶人
調露二年（680年），明崇儼被強盜殺害，武後懷疑是太子所為，於是派人揭發李賢陰謀，在東宮馬房裏找到數百具鎧甲，命令薛元超、裴炎、高智周辦理此案。高宗一向喜愛李賢，想要寬恕他，但武後卻說：“為人子心懷謀逆，應該大義滅親，不能赦免罪行。”於是李賢未能洗清罪責，被廢為庶人，幽禁在長安。收繳的鎧甲在天津橋焚毀，以昭告天下。太子的近臣張大安、劉訥言等人遭到貶職流放，連坐者十多人。
《資治通鑒》對太子事發記載了另段插曲：李賢平日頗好聲色，養戶奴趙道生為男寵，多賜之金帛，曾有東宮官員上書勸諫不聽。太子事發後，趙道生供認是太子命他刺殺明崇儼。
永淳二年（683年），李賢被流放到偏僻的巴州。走時妻兒仆從衣縷單薄，十分淒涼。皇太子李哲（即李顯）為此上書懇請帝後憐憫，稍賜春冬衣物。
被迫自盡
文明元年（684年），高宗駕崩，中宗李顯繼位，但僅一個多月就被武後廢黜而改立睿宗李旦，武後由此把持朝政。不久後命令左金吾衛大將軍丘神勣前往巴州檢查庶人李賢的住宅，以防備謀反隱患。丘神勣到巴州後將李賢囚禁於他室，逼令自殺，年僅二十九歲。 武則天得知李賢死訊後曾在洛陽顯福門舉哀。
身後追封
垂拱元年（685年），武則天詔令恢複李賢雍王爵位。神龍初年（705年），唐中宗李顯複位，追贈李賢司徒官爵，並遣使者到巴州迎回李賢靈柩，以親王身份陪葬幹陵。景雲二年（711年），唐睿宗追加李賢皇太子身份，諡號“章懷”，與太子妃房氏合葬於章懷太子墓。