遭到告发而被处死。
不久后，尚方监裴匪躬、内常侍范云仙也因私下谒见李旦被杀。
自此，李旦被剥夺了接见公卿百官的权力。
后来，李旦又被诬告谋反，武则天命酷吏来俊臣审理。
来俊臣对东宫属官乐工安金藏，刑讯逼供，让他们“招出”李旦谋反的实情，但他当众剖腹，以表明皇嗣没有谋反。
武则天见状，深受感动，不再怀疑李旦，命来俊臣停止审理，李旦才因此而幸免于难。
公元六百九十八年，武则天在狄仁杰、王方庆等大臣的劝说下，决定将政权归还给李氏。
武则天命人将废黜为庐陵王的李显从房陵召回洛阳。
李旦见状，数次称病不朝，请让位于中宗。
显然，李旦称病只是一个借口，他深刻知道，按照长幼的次序，兄长被迎接回到宫中，就表明母后还是有意把兄长选立为继承人的，另外，他更不愿意陷入和皇兄的政治较量。
时年九月，武则天复立李显为皇太子。