Padre Li Bin, abuelo Li Hu.
El abuelo de Li Yuan, Li Hu, ascendió al rango de Taiwei en la dinastía Wei Occidental y fue uno de los Estados de los Ocho Pilares de la Dinastía Wei Occidental. El padre de Li Yuan, Li Bing, fue censor real, gobernador de Anzhou y general del Reino Zhu durante la dinastía Zhou del Norte. Se le concedió el título de duque de Tang.
Li Yuan es descendiente de Li Hao, el monarca fundador de Xiliang en los Dieciséis Reinos. Su abuelo Li Hu fue un Taiwei de la dinastía Wei Occidental, su padre Li Bing fue un censor de los Zhou del Norte. Dinastía y recibió el título de duque de Tang, y su madre era la emperatriz Dugu Jialuo de la dinastía Sui Sister Lonely.