武德元年（618年），李道玄被封为淮阳王并授任右千牛。武德二年（619年）李道玄跟随秦王李世民到介州攻打
宋金刚。武德三年（620年），李道玄跟随大军讨伐
王世充，多次征战都取得胜利。武德四年（621年），李道玄随
李世民攻打
窦建德，后又跟随李世民转战汜水，平定了东都，被授任
洛阳市总管，直到
总管府被废除以后，李道玄改任洛州刺史。武德五年（622年），
刘黑闼引来突厥进犯
河北省，李道玄授任为山东道
行军总管，他率领骑兵先冲击，命令副将
史万宝督统军士继续跟进。因史万宝和他不和，等李道玄率军深入时，史万宝却拥兵不进，李道玄于是被敌军擒获，全军覆没，李道玄被史万宝害死，终年十九岁。李道玄后被追赠左卫大将军，
谥号为壮。
李世民追悼李道玄时曾对侍臣说：“道玄始终从朕，见朕深入贼阵，所向必克，意尝企慕，所以每阵先登，盖学朕也。惜其年少，不遂远图。”《新唐书·淮阳王道玄传》评价李道玄“淮阳壮王道玄，性谨厚，习
技击，然进止都雅。”
李道玄武德元年（618年）被封为淮阳王，授任右千牛。武德二年（619年）李道玄跟随秦王
李世民到介州攻打
宋金刚时，李道玄才十五岁，李世民认为他勇敢，赏物一千段。武德三年（620年），李道玄跟随大军讨伐
王世充，多次争战都取得胜利。
武德四年（621年），李道玄随李世民在虎牢攻打
窦建德，李世民带轻骑引诱敌军，命令李道玄率兵埋伏在路边，正值敌军到来，李道玄追击打败了他们。后李道玄又跟随李世民转战
汜水，一直冲到敌军后面，敌军败退，李世民很高兴，命令将自己的副车送给李道玄。随李世民平定了
东都后，李道玄授任
洛阳市总管，到
总管府被废除以后，李道玄改任洛州刺史。
武德五年（622年），
刘黑闼引来突厥进犯
河北省，李道玄被授任为山东道行军总管。军队驻扎在下博，和敌军相遇，李道玄率领骑兵先冲击，命令副将
史万宝督统军士继续跟进。因史万宝和李道玄不和，等到李道玄率军深入时，史万宝却拥兵不进，李道玄于是被敌军擒获，全军覆没，李道玄被害死，终年十九岁。
李世民追念哀悼他并对侍臣说：“李道玄始终跟随朕，亲眼所见朕深入贼阵，所冲向之处必定制胜，意下常常羡慕，因此每次交战他定先衡锋，原是学朕呀。很可惜他那麽年轻，没实现远大抱负。”李世民还追赠李道玄为左卫大将军，
谥号为壮。