太平公主出生年份尚无确切说法。根据她第一次结婚的时间和她的哥哥李旦出生的时间推定，她可能生于665年（麟德二年）前后， 是高宗和武后的最后一名子女。
太平公主5、6岁时，常常往来外祖母荣国夫人家，她随行的宫女（一说为太平公主本人）遭表兄贺兰敏之逼奸，此事引起武则天大怒，加上此前贺兰敏之曾奸污未定的未来太子妃，武则天最终决定，撤销贺兰敏之作为武家继承人的身份，流放并中途处死贺兰敏之。
太平公主8岁时，以替已经去世的外祖母荣国夫人杨氏祈福为名，出家为女道士，太平一名，乃是她的道号。虽然号称出家，她却一直住在宫中。一直到吐蕃派使者前来求婚，点名要娶走太平公主。李治和武则天不想让爱女嫁到远方去，又不好直接拒绝吐蕃，便修建了太平观让她入住，正式出家，借口公主已经出家来避免和亲。
过了很多年，有一次她穿上武官的服饰在唐高宗和武后面前跳舞。唐高宗和武后大笑着问她：“你又做不了武官，为何要这样？”她回答说：“将它赐给驸马可以吗？”唐高宗知道太平公主的意思，于是她挑选驸马。
公元681年（永隆二年，开耀元年），太平公主约16岁时，下嫁唐高宗的嫡亲外甥，城阳公主的二儿子薛绍。婚礼在长安附近的万年县馆举行，场面非常豪华，照明的火把甚至烤焦了沿途的树木，为了让宽大的婚车通过，甚至不得不拆除了县馆的围墙。
武则天对女儿非常宠爱，她认为薛绍的嫂嫂萧氏和成氏出身不够高贵，想逼薛家休妻，有人以萧氏出身兰陵萧氏，并非寒门相劝说，才使她放弃了这个打算。薛绍的兄长薛顗也曾因太平公主来头太大而怕惹来祸事。不过太平公主在第一次婚姻期间，安分守己，并未有不轨事件传出。
太平公主的第一次婚姻结束于688年。因为薛顗参与唐宗室李冲的谋反，牵连到薛绍，但薛绍本人并没有参加这次谋反，是武则天觉得太平公主嫁错郎了。武则天下令将薛顗处死，薛绍杖责一百，饿死狱中。当时太平公主最小的儿子才刚满月。事后，武则天为了安慰女儿，打破唐公主食封不过三百五十户的惯例，将她的封户破例加到一千二百户。
不久，武则天曾打算将寡居的太平公主嫁给武承嗣，因武承嗣生病作罢（一说是因为太平公主看不中武承嗣）。
公元690年（载初元年），太平公主改嫁予武攸暨。武则天为了让太平公主嫁给武攸暨，而处死了武攸暨的妻子。这次婚姻被认为是武则天为了保护太平公主而采取的手段，武则天在太平公主第二次结婚的两个月后正式登基，太平公主因为成为了武家的儿媳而避免了危险，婚后太平公主替武攸暨生下两个儿子、两个女儿。
武攸暨性格谨慎谦退。太平公主在第二次婚姻期间，大肆包养男宠，与朝臣通奸，并曾将自己中意的男宠进献给母亲武则天（即莲花六郎张昌宗）。
太平公主“喜权势”，武则天认为她长相，性格都像自己，常与之商议政事，但武则天生前从不让太平公主将她参与政事的事情外泄。太平公主畏惧母亲，因而行事比较收敛，对外只大肆装修府邸，购买别业。武则天朝，太平公主见诸史书的建树只有为自卫而铲除来俊臣势力这一件。（有记载称，薛怀义也是她定计处死的，但也有说法称，处死薛怀义的是建昌王武攸宁。另有记载称，太平公主同相王李旦一起作为李家的代表参与了武李盟誓，同样的，这种说法也存在争议。）
武周末年，武李两家矛盾尖锐化，武则天召回庐陵王李显，立他为继承人，并通过一系列联姻将武李两家联系起来，以图能消弭未来的政治斗争。同时，她也开始让太平公主和上官婉儿以及她的两个男宠张昌宗、张易之掌握权力。太平公主本人虽是武家儿媳，但政治上一直是李家的拥护者。
公元701年（大足元年），二张因进谗言害死了两家的嫡系继承人而同时得罪武李两家。
公元702年（长安二年）八月，李显、李旦与太平公主联名表奏，请封张昌宗为王，为武则天拒绝，改封二张为国公。这次表奏缓和了双方关系。但不久后的公元703年（长安三年）九月，张昌宗诬告魏元忠与太平公主的情人司礼丞高戬，引起武则天大怒，将魏高二人下狱。二张与太平公主及李家的关系彻底破裂。
公元705年（神龙元年），李家的拥护者、宰相张柬之发动兵变，诛杀二张，逼武则天逊位给太子李显。太平公主由于参与诛杀二张兄弟有功，而受封“镇国太平公主”，其兄李旦封“安国相王”，开府，封五千户。
李显复位之后，太平公主逐渐走到幕前，积极参与政治。她受到李显的尊重，李显曾特地下诏免她对皇太子李重俊、长宁公主等人行礼。中宗朝，韦后与安乐公主乱权，唯惧太平公主多谋善断。
公元707年（景龙元年）七月，太子李重俊谋反。安乐公主与宗楚客想趁机陷害太平公主与相王李旦兄妹，遂诬告他们与太子同谋，因主审官御史中丞萧至忠对李显流泪进谏，“陛下富有四海，不能容忍一弟一妹，而让人罗织罪名残害吗！”太平公主与李旦而得以幸免于难，但太平公主与安乐公主的敌对已明显白热化。（也有野史记载称，上官婉儿因崔湜的原因，与太平公主成为情敌，并投入韦氏阵营）
公元710年（景龙四年）六月，李显被韦后与安乐公主毒死。上官婉儿与太平公主一起草拟遗诏，立温王李重茂为皇太子，皇后知政事，相王李旦参谋政事，试图在韦后与皇族之间谋取平衡，但宗楚客与韦后党羽商议，改相王李旦为太子太师，架空了李旦，打破了这一平衡。七月，太平公主派其子薛崇简与刘幽求一起参与了李隆基等诛杀韦后的行动，清除了韦氏党羽，并亲手将李重茂拉下皇位，拥立相王李旦复位，是为唐睿宗。太平公主因此番功劳而晋封万户，为唐朝公主权势之顶峰。
太平公主屡立大功后，权势地位更加显赫重要，李旦经常同她商量朝廷的大政方针，每次她入朝奏事，都要和李旦坐在一起谈上一段时间；有时她没去上朝谒见，李旦会派宰相到她的家中征求她对某些问题的处理意见。每当宰相们奏事的时候，李旦就要询问：“这件事曾经与太平公主商量过吗？”接下来还要问道：“与三郎商量过吗？”在得到宰相们肯定的答复之后，李旦才会对宰相们的意见表示同意。三郎指的是皇太子李隆基。凡是太平公主想干的事，李旦没有不同意的，朝中文武百官自宰相以下，或升迁或降免，全在她的一句话，其余经过她的举荐而平步青云担任要职的士人更是不可胜数。由于太平公主的权势甚至超过了李旦皇帝，所以对她趋炎附势的人数不胜数。太平公主的儿子薛崇行、薛崇敏、薛崇简三人都受封为王。太平公主的田产园林遍布于长安城郊外各地，她家在收买或制造各种珍宝器物时，足迹远至岭表及巴蜀地区，为她运送这类物品的人不绝于路。太平公主在日常衣食住行的各个方面，也处处模仿宫廷的排场。
李旦则试图在李隆基和太平公主之间寻求政治平衡，以避免伤害到任何一人。在此期间，太平公主曾劝说李旦下旨，搜集编撰了上官婉儿的著作，保留了这位才女的作品。
《新唐书》：“主方额广颐，多阴谋，后常谓‘类我’。”
《资治通鉴》：“太平公主沉敏多权略，武后以为类己，故于诸子中独爱幸，颇得预密谋，然尚畏武后之严，未敢招权势；及诛张易之，公主有力焉。中宗之世，韦后、安
乐公主皆畏之，又与太子共诛韦氏。既屡立大功，益尊重，上常与之图议大政，每入奏事，坐语移时；或时不朝谒，则宰相就第咨之。每宰相奏事，上辄问：‘尝与太平议否？’又问：‘与三郎议否？’然后可之。三郎，谓太子也。公主所欲，上无不听，自宰相以下，进退系其一言，其余荐士骤历清显者不可胜数，权倾人主，趋附其门者如市。”
王琚：“太平公主，武后之子，凶猾无比，大臣多为之用。”
刘肃：“太平公主，沉断有谋，则天爱其类己。诛二张，灭韦氏，咸赖其力焉。”
蔡东藩：“公主为天子元妹，宰相多出门庭，六军供其指挥，似亦可以止矣，而必猜忌玄宗，阴谋废立者何哉？妇女不必有才，尤不可使有功，才高功大，则往往藐视一切，一意横行，况有母后武氏之作为先导，亦安肯低首下心，不自求胜耶？卒之天授玄宗，心劳日拙，欲借口于星变，而反迫成睿宗之内禅，欲定期以起事；而又促成玄宗之讨逆，身名两败，不获考终，嗟何及哉？”
