• Cha: Đường Thái Tông Lý Thế Dân.
• Mẹ: Văn Đức Thuận Thánh hoàng hậu Trưởng Tôn thị (文德皇后长孙氏, 601 - 636).
• Hậu phi:

1. Cao Tông Phế hậu Vương thị (高宗廢后王氏; ? - 655), người Tịnh châu, xuất thân từ sĩ tộc Thái Nguyên Vương thị (太原王氏), thân phụ là Vương Nhân Hữu (王仁佑), mẹ là Liễu phu nhân, có em trai là Trung thư lệnh Liễu Thích (柳奭).
2. Tắc Thiên Thuận Thánh hoàng hậu Võ thị (則天順聖皇后武氏, 625 - 705), tên gọi Võ Chiếu (武曌), thường gọi là Võ Mị Nương (武媚娘). Người Văn Thủy, Tinh châu, cha là Võ Sĩ Hoạch (武士彠), mẹ là Dương phu nhân xuất thân từ hoàng tộc nhà Tùy. Sinh ra An Định Tư công chúa, Đường Nghĩa Tông Lý Hoằng, Chương Hoài Thái tử Lý Hiền, Đường Trung Tông Lý Hiển, Đường Duệ Tông Lý Đán và Trấn Quốc Thái Bình Thái trưởng công chúa. Sau cướp ngôi nhà Đường lên ngôi Hoàng đế, lập ra nhà Võ Chu.
3. Cao Tông Phế Thục phi Tiêu thị (高宗廢淑妃蕭氏; ? - 655), xuất thân từ sĩ tộc Lan Lăng Tiêu thị (兰陵萧氏). Sinh ra Hứa vương Lý Tố Tiết, Kim Thành Trưởng công chúa và Cao An công chúa.
4. Từ tiệp dư (徐婕妤), con gái Từ Hiếu Đức (徐孝德), em gái Từ Hiền phi (徐賢妃) của Đường Thái Tông. Đương thời so sánh bà với Ban tiệp dư nhà Hán, văn chương nổi tiếng. Cô của Từ Kiên (徐坚), là Thập bát học sĩ (十八学士) đời Đường Huyền Tông.
5. Lưu cung nhân (刘宫人).
6. Trịnh cung nhân (郑宫人).
7. Dương cung nhân (杨宫人).

1. Hàn Quốc Phu nhân Võ thị (韩国夫人武氏), tên là Võ Thuận (武顺), chị gái của Tắc Thiên Thuận Thánh hoàng hậu Võ thị. Bà ban đầu lấy Hạ Lan An Thạch (賀蘭安石), sinh ra Hạ Lan Mẫn Chi (賀蘭敏之) và Ngụy Quốc Phu nhân Hạ Lan Mẫn Nguyệt. Theo truyền thuyết rằng sau khi Hạ Lan An Thạch mất, bà do là chị Võ Thiên hậu, được phép ra vào cung thường xuyên nên đã thông dâm với Cao Tông hoàng đế. Khi chết, truy tặng Trịnh quốc phu nhân (郑国夫人). Có thuyết cho rằng, bà sinh ra Chương Hoài Thái tử Lý Hiền[47].
2. Ngụy Quốc Phu nhân Hạ Lan thị (魏国夫人賀蘭氏), là con gái Hàn Quốc phu nhân và Hạ Lan An Thạch, cháu gái Võ hậu và là em gái Hạ Lan Mẫn Chi. Nàng cùng mẹ hay ra vào cung cấm, khi Hàn Quốc phu nhân chết, nàng trở thành sủng phi mới của Cao Tông. Sau bị Võ hoàng hậu đầu độc[48].

Hậu duệ

Con trai

1. Lý Trung [李忠, 644 - 665], mẹ là Lưu cung nhân. Năm 648, được Đường Thái Tông phong làm Trần vương (陳王), năm 651 được lập làm Thái tử. Sau khi Võ hoàng hậu tức vị, Lý Trung bị phế ngôi, giáng làm Lương vương (梁王). Năm 660, bị phế làm thứ nhân. Năm 665 bị bức tử, sau truy phong là Yên vương (燕王).
2. Lý Hiếu [李孝, 640 - 664], mẹ là Trịnh cung nhân. Năm 649, được phong làm Hứa vương (原王). Thụy là Hứa Điệu vương (原悼王).
3. Lý Thượng Kim [李上金, 645 - 690], mẹ là Dương cung nhân. Năm 649, được phong làm Kỉ vương (杞王), năm 684 đổi phong Tất vương (畢王). Tự tử vì lo sợ vào năm 690, thụy là Trạch vương (澤王).
4. Lý Tố Tiết [李素節, 646 - 690], mẹ là Tiêu thục phi. Năm 650 được phong làm Ung vương (雍王), sang 656 đổi làm Tuân vương (郇王). Năm 676, giáng làm Bà Dương quận vương (鄱阳郡王), sang năm 681 thăng làm Cát vương (葛王). Năm 684, đổi làm Hứa vương (许王), giữ chức Long Châu thứ sử. Năm 690 bị Võ hậu bức tử, táng theo lễ của thứ nhân. Sang thời Đường Trung Tông được truy tặng làm Hứa vương (許王).
5. Lý Hoằng [李弘, 652 - 676], mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu. Năm 652 được phong làm Đại vương, năm 656 được lập làm Thái tử. Năm 676 qua đời, được Cao Tông truy tặng là Hiếu Kính hoàng đế (孝敬皇帝), miếu hiệu Nghĩa Tông (義宗).
6. Lý Hiền [李賢, 653 - 684], mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu, có thuyết lại cho rằng là Hàn Quốc phu nhân Võ thị, chị ruột của Võ hoàng hậu. Năm 655 được phong Lộ vương (潞王), năm 662 đổi làm Phái vương (沛王), năm 672 lại đổi làm Ung vương (雍王). Năm 676, được lập làm Thái tử thay cho Lý Hoằng, sau đó bị phế, đày đến Ba Thục. Năm 684 bị mẹ bức tử[49], truy tặng Chương Hoài thái tử (章懷太子).
7. Đường Trung Tông Lý Hiển [李顯], mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu.
8. Đường Duệ Tông Lý Đán [李旦], mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu.

Con gái

Đường Cao Tông có bốn con gái[50]：

1. Kim Thành Trưởng công chúa [金城長公主, ? - 691], có tên là Lý Hạ Ngọc (李下玉), mẹ là Tiêu thục phi, sơ phong Nghĩa Dương công chúa (义阳公主), hạ giá lấy Quyền Nghị (权毅). Năm 691, Quyền Nghị cùng đại thần tham gia lật đổ Võ hậu, bị giết, công chúa đau lòng mà chết theo.
2. Cao An công chúa [高安公主, 649 - 714], mẹ là Tiêu thục phi, ban đầu phong là Tuyên Thành công chúa (宣城公主), hạ giá lấy Vương Úc (王勖). Năm 691, Vương Úc, Quyền Nghị cùng đại thần tham gia lật đổ Võ hậu, bị giết, công chúa bị Võ hậu giam cầm lại trong cung. Đời Đường Duệ Tông Lý Đản cải phong làm Cao An công chúa, lập phủ riêng và thưởng hơn nghìn hộ thực ấp. Qua đời vào đời Đường Huyền Tông Lý Long Cơ, là đứa con thọ nhất trong 12 người con của Đường Cao Tông.
3. An Định Tư công chúa [安定思公主; 654], mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu, chết yểu.
4. Thái Bình công chúa [太平公主; 665 - 713], có tên là Lý Lệnh Nguyệt (李令月), mẹ là Tắc Thiên Võ Hoàng hậu, hạ giá lấy Tiết Thiệu (薛绍), sau lấy Võ Du Kị (武攸暨). Là vị Công chúa quyền thế và nổi tiếng nhất nhà Đường, tham gia chính biến lật đổ mẹ mình là Võ hậu, nắm giữ quyền lực rất lớn dưới thời 2 người anh trai là Đường Trung Tông và Đường Duệ Tông. Vào cuối đời, tranh chấp với Đường Huyền Tông thất bại và bị bức chết.