武德九年（626年），突厥进攻唐朝边境，太子李建成举荐齐王李元吉统兵出征。命令秦王府骁将秦叔宝、尉迟敬德、程知节、段志玄等一同出征，打算借机削弱秦王府势力。秦王府谋臣房玄龄、杜如晦和长孙无忌等人劝秦王李世民尽早动手，认为事态紧急，如果不能临机决断，只能落得被杀的结局；六月三日，秦王李世民决定率先出手，密报高祖李渊，太子李建成和齐王李元吉淫乱后宫。高祖李渊召集兄弟三人第二日前往朝堂对峙。齐王李元吉劝说太子李建成称病不去上朝，太子李建成没有同意。 六月四日，秦王李世民带领尉迟敬德等九人提前埋伏于玄武门内，齐王李元吉随同太子李建成进入玄武门，走到临湖殿前察觉有异样，骑马想要返回太子宫。秦王李世民追出来大声呼喊，齐王李元吉心惊，立刻张弓搭箭射向秦王李世民，却连续三次未能拉满弓箭，没有射中目标。秦王李世民一箭射死太子李建成。这时，尉迟敬德带领七十名骑兵冲出，齐王李元吉也身中流矢而逃走，秦王李世民追击到树林下被树枝刮落马下，不能起身，齐王李元吉迅速返回，夺过弓箭欲勒住李世民的咽喉。尉迟敬德骑马冲出大声呵斥，齐王李元吉不敢恋战，奔向武德殿方向寻求高祖李渊的帮助，被尉迟敬德骑马追来并射杀。太子府及齐王府诸将薛万彻、谢叔方、冯立等率兵赶到玄武门，杀死屯营将军并攻打玄武门。尉迟敬德出示李建成和李元吉的首级，这才将两宫府兵全部驱散。李元吉被杀时年仅二十四岁，随后五个儿子也一同被杀。太宗李世民继位后，追封李元吉为海陵郡王，谥号为剌；贞观十六年（642年），再次追封为巢王，谥号不变，同时以皇子曹王李明为李元吉子嗣。
