兄，母为元德皇后李氏。年少时聪明机警，身形举止与宋太宗相似，甚得宋太宗喜爱。十三岁时，跟随着到近郊狩猎，前方有一只兔子，宋太宗叫赵元佐射看看，结果一发而中，契丹使节在旁边看到，十分讶异。早年随父亲出征太原、幽州的蓟地。太平兴国年间，出居内东门别第，拜检校太傅、同中书门下平章事，封卫王，赴上中书。后徙居东宫，改赐今名，加检校太尉，进封楚王。太平兴国七年（982年），秦王赵廷美被贬至涪陵，赵元佐试图拯救，后赵廷美死，赵元佐发疯，并伤及旁人。雍熙二年，重阳节太宗大宴，唯独不召他参加，于是发怒焚烧宫廷。后被