唐朝三位“李”姓大诗人中，李贺可以肯定为皇室后裔，李商隐似乎也与皇室沾亲带故，那么李白与皇室有没有关系呢？李白自己认为与李唐王室关系很密切。在与李唐王室中的一些不太重要的人物交往时，诗人经常理直气壮地称他们为族叔、族兄、族弟、族侄等等。李白曾经给唐太宗的曾孙吴王李祗写过三首诗，名为《寄上吴王三首》，毫无愧祚地自称“小子忝枝叶，亦攀丹桂丛”，意思是他也是老李家这颗大树上的枝杈，与那些金枝玉叶是同气连枝。据说吴王并没有异议，默认了他为同宗。那么，李白如何与李唐王室叙谱连宗的呢？
大唐肃宗至德二年(757年)，李白因参加永王李璘幕府，被捕入浔阳狱，八、九月间，经宣慰大使崔涣和御史中丞宋若思的营救出狱，十月左右病卧于宿松山。此时，正逢宰相张镐率军东征睢阳(在今河南境内)，平定安史叛军，李白就写了《赠张相镐》诗二首给他。在第二首中，李白叙述了自己祖先的功业:
本家陇西人，先为汉边将。功略盖天地，名飞青云上。苦战竟不侯，富年颇惆怅。世传崆峒勇，气激金风壮。英烈遗厥孙，百代神犹王。
诗人自称为陇西成纪(今甘肃秦安县)人，认定自己是汉代飞将军李广的二十五代孙。当年李广全身心投入抗击匈奴的事业中，身经大小七十余次战斗，气概象秋风一样劲壮，其谋略为人惊叹，其功绩为人景仰，可是由于意外的挫折没有能够得到封侯，让后人无不痛惜。他英武的气概与壮越的情怀留传给了他的子孙，直至百代之后还旺盛地保持着。诗人自豪地说他自己就是李广的后裔之一。无独有偶，李唐王室也认为他们是李广的后裔。当年飞将军李广的后代有一支定居陇西成纪，这也就是唐代郡望中赫赫有名的陇西李氏。李白与李唐王室不约而同地宣称是陇西李氏，这样看来，李白与李唐王室关系确实相当密切了。
不过，今天许多专家指出，唐人其实并没有我们想象中的那样诚实。当时望族势力强大，地位崇高，许多人都喜欢冒充著姓，什么清河崔氏、太原王氏、荥阳郑氏铺天盖地，甚至李唐王室都有假冒陇西李氏的嫌疑，来历颇为不明。李唐王室利用手中的职权，使自己的血统合法化了，但李白这一族却未能跻身其中。
李白一族号称李广十六世孙李暠之后，天宝元年，唐玄宗下诏让李暠后裔中的绛郡、姑蔵、敦煌、武阳四支编入宗正寺，正式认可他们为金枝玉叶，但李白家一族却没有通过审核，被排除在外。后来不少细心的专家如郭沫若等发现李白在与皇室宗亲交往时，称呼颇为混乱，经常与人家谱牒中的排行不合。有人就私下里揣摩:当年李白一家从西域回来时，为了站稳脚跟，抵御当地人歧视的眼光，就假冒是李暠之后。
