李世民的皇後是洛陽人長孫氏，是魏拓跋氏的後裔。長孫氏的先人曾任宗室長，因號長孫，此後便為姓。其高祖長孫樨為大丞相、馮翊王。曾祖長孫裕為平原公。祖父長孫兕為左將軍。父親長孫晟字秀，博涉書史，鷙曉兵，為隋右驍衛將軍。長孫氏可謂官宦世家。
長孫氏喜好讀書，尤愛圖傳，引古往今來的善惡以自鑒，矜尚禮法。長孫晟的哥哥長孫熾是周時的通道館學士，聽說竇氏曾勸撫突厥女，心中感歎，常對長孫晟說：“此明睿人，必有奇子，不可以不圖婚。”於是，長孫晟將女兒嫁給了李世民。
據史書說，長孫氏有吉人異象，“後歸寧，舅高士廉妾見大馬二丈立後舍外，懼，占之，遇坤之泰。卜者曰：坤順承天，載物無疆；馬、地類也；之泰，是天地交而萬物通也；又以輔相天地之宜。繇協歸妹，婦人事也。女外尊位，履中而居順，後妃象也。時隱太子釁鬩已構，後內盡孝事高祖，謹承諸妃，消釋嫌猜。及帝授甲宮中，後親尉勉，士皆感奮。尋為皇太子妃，俄為皇後”。
長孫氏天性儉約，日用器服取給則止。她喜歡讀書，不論寒暑佳節也不少廢。在後宮中與李世民會談，從不過問朝廷政務。即便李世民問她，她也拒不回答，辭謝說“牝雞司晨，家之窮也，可乎？”再問，就幹脆不答。後宮中有人坐罪，長孫氏“必助帝怒請繩沼，俟意解，徐為開治，終不令有冤”。長孫氏還心胸開闊，不與宮人爭寵。下嬪生豫章公主不幸夭折，她視如親人，多方撫慰。即便媵侍宮女患病，她也常常輟所禦飲藥資之。宮中上下都懷感其仁。
長孫氏的父親是長孫晟，母親是隋揚州刺史高敬德女。長孫氏的哥哥長孫無忌，與太宗李世民是布衣之交，以佐命為元功，可以自由出入臥內，李世民擬引以輔政。長孫氏知道以後，堅決不同意。乘間告訴李世民：“委托體紫宮，尊貴已極，不願私親更據權於朝。漢之呂、霍，可以為戒。”李世民不聽，堅持委長孫無忌為尚書仆射。“後密諭令牢讓，帝不獲已，乃聽。後喜見顏間。”
長孫氏的異母兄弟長孫安業，為人無行。曾父喪，竟逐長孫氏和長孫無忌還外家。長孫氏立為皇後，不計前嫌，長孫安業擢位將軍。後來，長孫安業與李孝常等謀反，獲罪將誅。長孫皇後叩頭謝罪說：“安業罪死無赦。然向遇妾不以慈善知之；今論如法，人必謂妾釋憾於兄，無乃為帝累乎！”於是減罪流放越巂。太子承乾乳媼請增東宮什器，長孫氏說：“太子患無德與名，器何請為？”
貞觀八年，長孫氏從太宗李世民遊幸九成宮，染疾危輟。這時，適聞柴紹等宮中急變。李世民披甲而起，長孫氏也輿疾以從。宮司上前諫止，長孫氏回答說：“上震驚，吾可自安？”病勢趨重。太子承乾奏請大赦，訊度道人，祓塞災會。長孫氏說：“死生有命，非人力所支。若修福可延，吾不為惡；使善無效，我尚何求？且赦令，國中大事，佛、老異方教耳，皆上所不為，豈宜以吾亂天下法？”太子不敢以此進奏，轉而告知大臣房玄齡。房玄齡轉奏太宗，太宗嗟歎稱美。群臣又奏請大赦，以替皇後去災。太宗準許。長孫氏力爭不可。
貞觀十年，長孫皇後病情加重，奄奄一息，與太宗訣別，說道：“玄齡久事陛下，預奇計秘謀，非大故，願勿置也。妾家以恩津進，無德而祿，易以取禍，無屬樞柄，以外戚奉朝請足矣！妾生無益於時，死不可以厚葬，願因山為壟，無起墳，無用棺槨，器以瓦木，約費選終，是妾不見忘也。”長孫氏生前不參與朝政，臨終前卻顧念重臣，關心政務，還請求太宗納忠容諫，勿受讒言，省遊畋作役，說隻有如此，她才能死而無恨。這年六月，長孫氏崩於立政殿，時年36歲。
長孫皇後留給後世並為曆代所稱道的，是她采古代婦人事跡著成的《女則》十篇，並論斥漢代馬後不能檢抑外家，使與政事，戒車馬之侈，從而成禍。書中開本源，恤來事，多所忠戒。長孫氏生前告戒宮人，說寫此書“吾以自檢，故書無條理，勿令至尊見之”。到長孫氏過世，宮司奉書以聞。太宗為之哀慟，示近臣說，“後此書可用垂後，我豈不通天命而割情乎！顧內失吾良佐，哀不可已已！”諡文德，葬昭陵，因九峻山，以成後誌。太宗親自著表序始末，揭於陵左。上元中，益諡文德聖皇後。