后为山东道行军总管讨刘黑闼，多次受到褒奖。刘黑闼再次叛乱，李道玄率史万宝战于下博，史万宝没有跟进，道玄战殁，年仅十九岁。史万宝惨败，仅以身免。
后事.李世民听说李道玄战死的消息后，痛惜流涕。追赠左骁卫大将军，谥号壮。无子，其弟李道明嗣王位，迁左骁卫大将军。贞观十四年（640年），与武卫将军慕宝节送弘化公主远嫁吐谷浑，因说公主不是太宗之女，被削去王爵，官终郓州刺史。