幼年向道
隋仁壽二年（壬戌年）（602年），李淳風生於岐州雍。自幼聰慧好學，博覽群書，尤其精通天文、曆法、數學等。
李淳風的父親李播，在隋朝時曾任縣衙小吏，以秩卑不得志，棄官而為道士，頗有學問，自號黃冠子，注《老子》、撰方誌圖十卷、《天文大象賦》等。從小被譽為“神童”的李淳風在其父的影響下，博覽群書，尤鍾情於天文、地理、道家、陰陽之學。
隋大業七年（611年），9歲，李淳風遠赴南坨山靜雲觀拜至元道長為師。
嶄露頭角
隋大業十四年（618年），李淵稱帝，封李世民為秦王。唐高祖武德二年（619年），時年17歲的李淳風回到家鄉，經李世民的好友劉文靜推薦，成為秦王府記室參軍。
唐貞觀元年（627年），25歲的李淳風上書，對道士員外散騎郎傅仁均所著的《戊寅元歷》提出18條意見，引起時人重視。太宗採納他的7條意見，授他將仕郎，入太史局供職。在置掌天文、地理、制歷、修史之職的太史局，充分展現其才智，鞠躬盡瘁40年。
平步青雲
李淳風在太史局學習和研究天文、曆法、算學以及天象儀器，頗有所得。不久向唐太宗上疏，建議改制渾天儀，太宗欣然同意。於貞觀七年（633年），終於製成新渾儀，即銅鑄渾天黃道儀。將古代的兩重渾儀改為三重，最外為六合儀，中間是三辰儀，最內系四遊儀。在此之前的渾天儀，只相當於四遊儀及六合儀兩個層次。此儀黃道經緯、赤道經緯、地平經緯均可測定。太宗以功加授李淳風為承務郎，令其將渾儀置於凝暉閣。他在研製渾儀過程中，研究了古代渾儀的發展與特點，寫成《法象志》七卷，評論了前代渾儀得失之差。
唐貞觀十五年（641年），李淳風官至太常博士，十八年官至太史丞。撰寫《晉書》時，他寫的《天文》、《律歷》、《五行》三志，總結前人研究成果，尤為精微。
唐貞觀二十二年（648年），李淳風被任命為太史令。
唐高宗顯慶元年（656年），李淳風獲封昌樂縣男，又與國子算學博士梁述、太學助教王真儒等受詔審定並註釋《十部算經》，頒行於國子監。這部算經是世界上最早的算學教材，在中國、日本和朝鮮的學校中沿用多年，且是考核技術官吏的一部重要書籍。聞名中外的計算球體體積的“祖𣈶定律”就是李淳風註釋《九章算術》時，介紹傳播開的。
唐高宗麟德二年（665年），李淳風根據近40年的觀測、推算，認為傅仁均的《戊寅元歷》漏洞百出，要求廢除，另造新曆，得到唐高宗的支持。他根據隋代天文學家劉焯的《皇極曆》，並有所損益，借鑑其先進的計算方法完成新曆，並很快應用，稱作《麟德歷》，並傳入新羅（今朝鮮）。又經過長期觀察樹木被風吹動的狀態，在其所著的《乙巳佔》中，將風劃分為八級，是世界上給風劃等級最早的人。
無疾而終
咸亨元年（670年），李淳風卒。據唐代檔案《甲庫甲歷》記載，李淳風為“溘逝”，唐高宗李治又頒“追復昭”，追復李淳風為“太史令”。
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