Năm Nghi Phượng thứ 4 (679), Minh Sùng Nghiễm bị cường đạo giết, rồi lại chậm chạp bắt không được hung thủ, bởi vậy Võ hậu nghi ngờ là do Lý Hiền làm.

Năm Điều Lộ thứ 2 (680), có người tố giác trong chuồng ngựa ở Đông cung phát hiện hàng trăm kiện áo giáp, Võ hậu liền sai Tiết Nguyên Siêu, Bùi Viêm, Cao Trí Chu điều tra việc này. Đường Cao Tông thương Lý Hiền, không muốn trị tội. Võ hậu nói:"Là con dân mà mưu nghịch, thiên địa bất dung; nay đại nghĩa diệt thân, có thể nào xá được?". Do vậy, Lý Hiền liền bị phế làm thứ dân, giam lỏng tại Trường An[13]. Theo Tư trị thông giám, sự việc này được kể như sau: Lý Hiền bình thường dung mạo rất đẹp, rất sủng ái nam sủng là Triệu Đạo Sinh (趙道生), quan viên ở Đông cung là Vi Thừa Khánh khuyên can lại không nghe. Khi sự việc Thái tử phát ra, Triệu Đạo Sinh lại khai rằng Thái tử sai mình giết Minh Sùng Nghiễm[14]. Không lâu sau, Đường Cao Tông lập con trai thứ 7 của mình là Lý Triết do Võ hậu sinh ra làm thái tử kế nhiệm.

Năm Vĩnh Thuần thứ 2 (683), Lý Hiền bị đày đến nơi hẻo lánh Ba Châu[15][16]. Lúc đi, con cái nô bộc đều quần áo rách rưới thê lương, Lý Hiển vì thương anh mà cầu xin Cao Tông cùng Võ hậu cảm thương anh cả mà ban cho quần áo mùa đông, vì thế toàn gia Phế Thái tử mới bảo toàn mạng sống[17].

Năm Văn Minh nguyên niên (684), Đường Cao Tông băng hà, Võ hậu trở thành Hoàng thái hậu, lâm triều xưng chế, Thái tử Lý Hiển kế vị, tức Đường Trung Tông. Tuy nhiên chỉ một tháng sau, Trung Tông bị Võ Thái hậu phế bỏ, lập em trai là Lý Đán kế nhiệm, tức Đường Duệ Tông, Võ Thái hậu tiếp tục giữ đại quyền. Ngày 22 tháng 2 (âm lịch), Võ Thái hậu sai Kim Ngô vệ Đại tướng quân Khâu Thần Tích đến Ba Thục, dự định tăng thêm giám sát vì thân phận nhạy cảm của Lý Hiền, nhưng Khâu Thần Tích đem Lý Hiền đi nơi khác và lén bức Lý Hiền tự sát. Số tuổi của Lý Hiển tính theo năm dương là 29 tuổi, tuy nhiên Cựu Đường thư ghi lại 32 tuổi[18], mà Tân Đường thư ghi lại 34 tuổi[19]. Võ Thái hậu được tin thì bi ai, an táng cho ông ở cửa Hiển Phước theo nghi lễ của tước vương với huy hiệu cũ là "Ung vương", rồi biếm Khâu Thần Tích làm Thứ sử Điệp châu[20][21]. Không lâu sau đó, Khâu Thần Tích được trở lại vị trí Tả kim ngô tướng quân, sau lại có quân công bình định Từ Kính Nghiệp, không ít nghi ngờ sự việc Khâu Thần Tích bức ép Lý Hiền tự sát là do Võ hậu ngầm mật lệnh. Sách Tư trị thông giám ghi rõ về hành vi của Võ hậu, đối với chi tiết này thì khẳng định là do Võ hậu hạ lệnh[22].

Năm Thần Long nguyên niên (705), Đường Trung Tông phục vị, truy tặng Lý Hiền chức Tư đồ, rước linh cữu về an táng tại Càn lăng. Năm Cảnh Vân thứ 2 (711), Đường Duệ Tông truy phong cho ông thụy hiệu là Chương Hoài Thái tử (章懷太子), hợp táng cùng với vợ là Phòng thị, được gọi là Chương Hoài Thái tử mộ (章怀太子墓)[23][24].