史书未记载生年，从异母兄李元嘉及异母弟李凤的生年推断，当在武德二年（619年）至武德五年（622年）之间。李元轨有多方面的才能，受李渊宠爱。

武德六年（623年），册封蜀王。

武德八年（625年），徙封吴王。

贞观七年（633年），任寿州刺史，实封六百户，娶魏徵的女儿为妻。

贞观九年（635年），李渊驾崩，辞官职穿丧服，哀痛过礼，此后经常身着布衣，每当父亲李渊忌日来临，总是绝食数日。

贞观十年（636年），改封霍王，任绛州刺史，不久转任徐州刺史。李元轨任刺史时，在宅邸闭门读书，事务由长史好司马处理。李元轨态度谨慎不妄，与器物不吝惜。与处士刘玄平为布衣之交。

贞观二十三年（649年），唐高宗继位后，加实封满一千户，任定州刺史。突厥攻击定州，李元轨开城门偃旗息鼓。突厥疑惑，没敢入城，于夜间遁走。定州李嘉运与敌人勾结被发觉，唐高宗命李元轨将其一党全部处死。李元轨为安定人心，只杀李嘉运一人，其他人的罪责赦免，然后上书请罪。唐高宗大喜，说：“朕亦悔之，倘无王，则失定州矣。”李元轨的部下王文操与敌作战，其二子王凤、王贤为保护父亲战死。李元轨得知，派遣使者吊祭，唐高宗得到报告，追赠王凤、王贤为朝散大夫。

李元轨入朝廷时，常常上疏议论政治得失，对朝政多有裨益，高宗尊重叔叔，大事常与他相谈。高宗去世时，李元轨和侍中刘齐贤主管陵墓事务。李元轨通晓陵葬故事，刘齐贤叹息“非我辈所及也。”李元轨派遣国令到封国征收租税，国令请用得税与诸国交易来取利，李元轨回答：“汝为国令，当正吾失，反说吾以利耶！”拒而不纳。

垂拱元年（685年），加司徒，转任襄州刺史、青州刺史。

垂拱四年（688年），越王李贞兵败，李元轨以同谋之罪遭连坐，流放黔州，载于槛车，路经陈仓而死。武则天改李元轨、李绪为虺氏，其子孙年幼者皆流放岭外。

神龙初年，唐中宗复辟称帝，李元轨父子恢复生前爵位，并还复李姓。

家族

李元轨是唐高祖李渊第十四子，生母为张美人。武德六年（623年），封蜀王；武德八年（625年），徙封吴王；贞观十年（636年），改封霍王。

唐朝宗室霍王房世系表第一代第二代第三代第四代李渊唐高祖李元轨霍王李绪，江都郡王李志顺，嗣霍王李晖，嗣霍王银青光禄大夫、左千牛将军李纯，安定郡王李志直，李纲长子，邵国公-李绰，胙国公李志廉，李绚长子，翼国公-李纲，南阳郡公，李志悌，南阳郡公李幼成李绚过继给彭王李元则册封南昌王李志谦-李志暕（嗣彭王，宗正卿）-李绎，山阳郡公--

表格参考资料：

妻子

魏氏，出身钜鹿魏氏，郑国公魏徵之女。

贞观初年，唐太宗曾经问群臣：“朕的子弟中谁贤良？”侍中魏徵答道：“臣愚昧，不能完全知道他们的才能。只有吴王李元轨多次和臣交谈，从来没有听说过他有失误。”太宗说：“朕也器重他，卿认为可以和前代的谁相比？”魏徵说：“经学文雅，也就像汉朝的河间献王、东平宪王了。”由此宠遇更深，还令李元轨娶魏徵的女儿为妻。