武德五年（622年）十一月，唐封宗室李道宗等十八人为郡王，李道宗为灵州（今宁夏吴忠市境内）总管。朔方割据势力梁师都据夏州（今陕西省靖边县东北白城子），遣其弟梁洛仁带几万突厥兵包围灵州。李道宗据城固守，并寻隙出击，大败突厥军。唐高祖闻讯后，称道不已，并对左仆射裴寂、中书令萧瑀说：”如今道宗镇守边陲，以寡制众。从前魏朝任城王曹彰有退敌之功，道宗勇敢，与之相似。“遂封李道宗为任城王。

当时突厥与梁师都相勾结，派郁射设进驻五原（今陕西省定边县）故地，李道宗率军将郁射设赶出五原，振耀威武，并向北开拓疆土千余里。此战，李道宗采取据城固守，待敌懈怠的策略，一举击败突厥，并为大唐开疆拓土。

武德八年（625年）七、八月，突厥分路南下攻扰唐边境。八月廿三日（9月29日），李道宗率军击败来犯灵州的突厥军。

贞观元年（627年），李道宗征拜鸿胪卿，历左领军、大理卿。唐太宗将经略突厥，又拜李道宗为灵州都督。

贞观三年（629年）十一月，突厥军进扰凉州。唐太宗以此为借口，诏命任城王李道宗为大同道行军总管，率所部反击突厥。同时以并州都督李勣为通汉道行军总管，兵部尚书李靖为定襄道行军总管，华州刺史柴绍为金河道行军总管，检校幽州都督卫孝杰为恒安道行军总管，灵州大都督薛万彻为畅武道行军总管，共率兵十余万，皆受李靖节度，分六路共同反击突厥。十一月二十八日，李道宗在灵州击败突厥兵。

贞观四年（630年）二月，李靖率所部大破颉利可汗部，颉利可汗逃往灵州西北的沙钵罗部，欲投奔吐谷浑。三月，李道宗领军进逼，让苏尼失交出颉利。俘颉利可汗送回长安，苏尼失举兵投降，至此漠南之地遂空，北部边境数十年无大战事。李道宗因功赐实封六百户，召拜刑部尚书。

贞观五年（631年）四月，灵州（治今宁夏吴忠市境内）斛薛部反叛，李道宗率部追击，将其击破。

贞观八年（634年），吐谷浑伏允可汗依其臣天柱王之谋，进袭唐廓（今青海化隆西南）、兰州，使唐通往西域的咽喉凉州受到威胁。六月，唐遣左骁卫大将军段志玄率军反击，追至青海湖后班师。十一月吐谷浑再次寇扰凉州（治姑臧，今甘肃武威）。唐太宗大为震怒，下决心大举征伐吐谷浑。十二月初三，起用已致仕的右仆射李靖为西海道行军大总管，以李道宗和兵部尚书、积石道行军总管侯君集为副将，同时出征的还有凉州都督、且末道行军总管李大亮、岷州都督、赤水道行军总管李道彦、利州刺史、盐泽道行军总管高甑生和归唐的东突厥及契苾何力等军。吐谷浑闻唐军将至，退走嶂山（今甘肃旧宁夏府），已距唐军几千里。诸将商议准备回军，李道宗则坚持追击，得到李靖的同意，李道宗遂率偏师急行军十日，在库山（今青海湖东南）追上吐谷浑部。吐谷浑部凭险殊死作战，李道宗派千余骑逾山袭其后，吐谷浑腹背受敌，大败而逃。伏允可汗烧尽野草，轻兵入碛。李靖分兵两路追击，自李大亮、薛万彻等部由北路切断其通往祁连山的退路，并迂回至伏俟城；李道宗和侯君集等部由南路追截南逃的吐谷浑军。在无人的苦寒之地行军二千余里，在乌海（今青海苦海）追上伏允可汗，大破其众，俘其名王骁将。

贞观十一年（637年），李道宗迁礼部尚书，改封江夏郡王，同时被封的还有河间郡王李孝恭。不久便因贪赃入狱。唐太宗因此事对侍臣们说：“朕拥有四海之富，士马如林，如使车辙之迹周遍天下，游观而不止息，采取绝域之奇玩，海外之珍馐，难道不能得到吗？只因劳累民众而自我作乐，因而不为。人心不知满足，应当以义加以节制。如今道宗已封王爵，禀赐甚多而贪求不止，岂不令人鄙弃！”于是罢免李道宗的官职，削其封邑，以郡王身份归家。

贞观十三年（639年），李道宗又被起用，为茂州都督，还未上任，又转为晋州刺史。

贞观十四年（640年），再拜为礼部尚书。多弥可汗再次发兵进犯夏州。十二月二十五日，唐太宗诏令李道宗征发朔、并、汾、箕、岚、代、忻、蔚、云9州兵马镇守朔州（治善阳，今山西朔县）；右卫大将军、代州都督薛万彻、左骁卫大将军阿史那社尔，征发胜、夏、银、绥、丹、延、鄜、坊、石、隰十州兵马镇守胜州（治榆林，今内蒙古准格尔旗东北黄河南岸十二连城）；胜州都督宋君明、左武侯将军薛孤吴，征发灵、原、宁、盐、庆5州兵马镇守灵州（治今宁夏灵武西南）；又命执失思力征发灵、胜二州的突厥兵，与李道宗等人相互呼应。薛延陀军入塞，见唐军已有防备，未敢贸然进攻。

侯君集击破高昌返回后，心中颇为怨恨不满。道宗曾从容上奏说：“君集智小而言大，必为祸首。”唐太宗问为什么说他必会谋反，李道宗回答说：“见其忌嫉而矜其功勋，耻其位在房玄龄与李靖之下，官为尚书，而常怀郁郁不平之气。”唐太宗说：“君集确实有功，也有才干，我怎会吝惜爵位呢？只是还未轮到他。你不应该随意猜测，让人猜疑自危。”不久君集谋反事发，唐太宗笑着说：“正如你所推测的那样。”

贞观十八年（644年）二月，唐太宗出兵征讨高句丽，先派营州都督张俭率轻骑渡过辽河侦察形势，张俭畏敌，不敢深入其境。道宗奏请率百骑前往，唐太宗表示同意，与他商讨返回的日期，他说：“臣请用二十天奔走于路，留驻十天观览山川形势，然后还见天子。”随即喂饱战马备好行装，沿南山深入贼地，观察险易地势，测度扎营布阵便利之处。将要返回时，恰遇高丽军队绝断归路，道宗另走小路，按期谒见唐太宗。唐太宗说：“孟贲、夏育之勇何以过此！”赐予黄金五十斤，绢帛一千匹。

李勣采用疑兵之计，秘密北上直趋甬道，于四月初一从通定镇（今辽宁新民西北辽河西岸）渡过辽水（即辽河），到达玄菟。高丽大骇，各城皆闭门自守。初五，李道宗率数千人马到达新城（今辽宁沈阳东北），派折冲都尉曹三良率十余骑兵逼近城门，守军不敢出战。十五日，李道宗与李勣合兵攻打盖牟城（今辽宁抚顺），至二十六日攻取该城，俘虏二万余人，获粮食十余万石。

唐军进至辽东城（今辽宁辽阳）下，初八，高句丽步骑兵四万余人救援，李道宗率四千骑兵迎击。军中士兵都认为众寡悬殊，不如挖深濠沟加高壁垒坚守，等候大军到来时在战。李道宗说：“不可。贼人赴急远来，其兵必定疲惫，我军定能一鼓而摧。从前耿弇不把贼寇留待君父扫除，我等既为前军，就应当扫清道路以迎大驾，还等待什么呢？”李勣也认为有道理，遂与高丽军展开激战，行军总管张君乂接战不利，败退。李道宗收集散兵，登高观察敌阵，见高丽军阵形混乱，遂率领几十名骁勇骑兵冲击敌阵，左进右出，右进左出。李勣又领兵助阵，大败高丽军，斩首千余级。初十，唐太宗御驾渡过辽水，驻扎在马首山（即今辽宁辽阳西南首山），对李道宗大为赞赏，赐奴婢四十人。

唐军进至安市城时，唐军久攻不下。李道宗率部在安市城东南筑土山，逼近城墙。士卒轮番作战，每日达六七次，唐军用冲车和发射石块，撞开城墙垛，城中随即立木栅栏以堵塞缺口。李道宗脚部受伤，太宗亲自为他针灸，并赐给他御膳。唐军昼夜不停地加筑土山，共用60余日，土山顶离城只有几丈，可以向下俯瞰城内。

此时李道宗让果毅都尉傅伏爱领兵驻守在山顶以防备高丽兵突袭。不巧的是土山坍毁，压向城墙，城墙也崩塌，正赶上傅伏爱擅离职守，使数百名高丽兵从城墙缺口处出来迎战，乘混乱之机抢占了土山，挖沟堑守护。唐太宗大怒，将傅伏爱斩首示众（一说李道宗失于部署，归罪于傅伏爱），命诸将攻城，但唐军连攻三天未能夺回。李道宗光著脚到唐太宗的麾旗下请罪，唐太宗说：“你的罪按律应当处死，但朕认为汉武帝杀掉王恢，不如秦穆公赦免孟明视。况且你有破盖牟、辽东的功劳，所以特赦你。”

贞观二十年（646年），李道宗被任命为瀚海道安抚大使，与其他几路唐军一起讨伐薛延陀。薛延陀的多弥可汗见势不妙，逃到阿史德时健部落，却被回纥兵围攻，多弥可汗被杀。部众拥立咄摩支为伊特勿失可汗，伊特勿失可汗向大唐朝廷上书请和，要求驻留在郁督军山（今蒙古国境内杭爱山东支）北麓，唐太宗表示同意，派李勣和崔敦礼前往安抚。

李勣发现伊特勿失可汗并非真心归附，而是暗中图谋不轨，就和李道宗一起，在郁督军山北痛击薛延陀，斩首五千余级，俘虏薛延陀男女三万余人。李道宗渡过沙漠，追击薛延陀，与数万余众激战，斩首千余级，追出了两百里，灭薛延陀之战取得了完胜，咄摩支被带回京城献俘。

贞观二十一年（647年），李道宗因身体不适请居闲职，转为太常卿。

永徽元年（650年），李道宗加授特进，增实封并前共六百户。永徽四年（653年）二月，房遗爱（房玄龄之子）、薛万彻、柴令武（柴绍之子）因谋反被杀。

房遗爱、高阳公主谋反一案牵连了众多的皇亲国戚，其中包括长孙无忌一向忌惮的吴王李恪，还有与长孙无忌、褚遂良有宿怨的江夏郡王李道宗。在这场血淋淋的权利斗争中，驸马都尉房遗爱、薛万彻、柴令武被斩首示众，荆王李元景、吴王李恪、巴陵公主、高阳公主都被赐死，李道宗持身再正，也逃不出报复式的清洗，他被流放象州（今广西柳州东南），在路上就病逝了，享年五十四岁。权利斗争周而复始，武则天得势，长孙无忌、褚遂良重蹈李道宗的命运，李道宗又被追复爵邑。

贞观八年（634年），吐蕃赞普松赞干布听说突厥及吐谷浑均娶唐朝公主，也遣人随唐使冯德遐入唐，多带金宝，奉表求婚，唐太宗未许。使者回报系吐谷浑王离间所致。松赞干布大怒，即发兵击败吐谷浑、党项、白兰诸羌。

贞观十二年（638年）八月，吐蕃军号称20余万进屯唐松州（治嘉城，今四川省松潘县）西境，遣使进贡金帛，声称来迎娶公主。后为唐军所败，松赞干布遣使到长安谢罪，并再次请求通婚。唐太宗应允。松赞干布十分欢喜，立即准备了丰厚的聘礼，黄金五千两，珠宝珍玩数百件，命大论禄东赞到长安纳聘。

贞观十四年（640年）十月，禄东赞到达长安，朝见了唐太宗，向唐太宗述说松赞干布仰慕大国，殷切请求结亲的愿望和诚意，得到了唐太宗的信任。十五年正月，唐太宗以宗室之女文成公主嫁松赞干布，唐太宗决定由李道宗前往护送。行至大城鄯城（今西宁）时，大队作了停留。然后前行二百余里到险峻的赤岭（今青海日月山），下车换乘马，进入吐谷浑境内。

在此一行人受到河源郡王诺易钵和弘化公主的热烈欢迎，住在早已建成的行馆。经过一个多月的休息，解除旅途疲劳以后，又继续西行。在吐谷浑和吐蕃边界的柏海（今青海鄂陵湖和扎陵湖），松赞干布率军按约早已到此等候迎接。见到前来护送的李道宗，松赞干布非常恭敬，执子婿之礼。行过亲迎礼后，李道宗告别文成公主和松赞干布，回朝复命，胜利完成了他的历史史命。

文成公主入藏后，为汉藏两族的友好关系作出了重大贡献，这一切和李道宗都是密不可分的。

李道宗晚年颇为好学，敬慕贤士，从不以势凌人，在唐初宗室之中，只有他和河间郡王李孝恭最受时人的称赞。有一件事情足以证明他的心胸，贞观六年的某一天，李世民大摆酒宴，尉迟敬德也在邀请之列。尉迟敬德发现有人的席位排在自己之上，大为不悦。任城王李道宗出面劝解，尉迟敬德一拳打在他的脸上，差点把李道宗的一只眼睛打瞎，但是李道宗并未与尉迟敬德计较。李世民非常生气，事后严厉警告尉迟敬德，“我以前一直认为刘邦对功臣做得太绝，自己当上皇帝后，希望君臣能够和睦相处。但是看到你如此无法无天，才知道当年刘邦杀韩信，实在是迫不得已。这次我可以原谅你，你以后一定要自我约束，不要日后追悔不及”。

李道宗作为大唐的皇亲国戚，犹如汉朝的卫青和霍去病，征战四方，功勋显赫，深受敬仰，唐初的辉煌战果，与军中存在一个关陇贵族集团有着密不可分的关系，正是这一坚强核心的表率作用，李道宗作为关陇贵族集团的一员，冲锋在前，奋不顾身。

1993年电视剧《唐太宗李世民》：郭军饰演李道宗；

1999年电视剧《文成公主》：郭连文饰演李道宗；

2000年电视剧《文成公主》：张志忠饰演李道宗；

2001年电视剧《锦绣良缘》：蔡国庆饰演李道宗；

2002年电视剧《大唐情史》：高宏亮饰演李道宗；

2006年电视剧《薛仁贵传奇》：张铁林饰演李道宗。