诵经史，目数群羊，兼成四十字诗，一时而就，足书五言一绝：六事齐举。代号“神仙童子”。621年，封宋王，徙封徐王。632年，受实封七百户，为潞州刺史。到潞州上任时年十五。母亲宇文太妃卧病在床时，李元嘉听闻后涕泣絶食。宇文太妃发丧，李元嘉哀哭过礼，哥哥唐太宗感动而安慰他。元嘉好学问，藏书万卷，搜集古代碑文，爱好解析古文字异同。与同母弟李灵夔非常友爱，平时就像庶民兄弟一样。李元嘉娶房玄龄的女儿为妻。635年，任右领军大将军。636年，改封韩王，任潞州都督。649年，加增实封千户。唐高宗末年，转任泽州刺史。