617年，李渊在李世民支持下在太原起兵反隋并很快占领长安，当时李世民时年二十岁。618年，李渊建立唐朝，并立世子李建成为太子。太原起兵是李世民的谋略，李渊曾答应他事成之后立他为太子，但天下平定后，李世民功名日盛，李渊却犹豫不决。太子李建成随即联合四弟齐王李元吉，共同排挤李世民。同时，李渊的优柔寡断，也使朝中政令相互冲突，加速了诸子的兵戎相见。

此后，长兄皇太子李建成知李世民终不肯屈为人臣，而李世民也认为是自己奠下唐朝开国的基业，遂与李建成、四弟齐王李元吉猜忌日深，两派大臣之间互相倾轧。李世民曾在李建成东宫饮酒，吐血数升，怀疑李建成下毒。

其中宰相裴寂、谋士王珪、魏徵、东宫卫士将领薛万彻等追随李建成、李元吉。秦府谋士杜如晦、房玄龄，将领秦叔宝、尉迟敬德、段志玄、侯君集、王君廓等跟从李世民。宰相陈叔达、朝臣长孙无忌等暗中支援李世民。其余将领李靖、徐世勣，大臣宇文士及等保持中立。

武德九年，突厥侵犯唐边境，李建成向李渊建议由李元吉做统帅出征突厥。太子府率更丞王晊告诉了秦王：李建成想借此控制秦王的兵马，并准备在昆明池设伏兵杀李世民，于是李世民决定先发制人。武德九年六月初四庚申日（626年7月2日），李世民在帝都长安城宫城的北门玄武门附近射杀皇太子李建成、齐王李元吉，史称“玄武门之变”。

尔后李渊让出军政大权予秦王，而建成、元吉则被宣布为作乱者，诸子则遭诛杀并从宗籍中除名。三天后（六月初七癸亥日，7月5日），李世民被立为皇太子，诏曰：“自今军国庶事，无大小悉委太子处决，然后闻奏”。八月初九甲子日（9月4日），李渊退位称太上皇，禅位于李世民。李世民登基，是为唐太宗。当年十月，追封李建成为息隐王，李元吉为海陵剌王。次年改元贞观。642年，追复李建成为隐太子，李元吉为巢剌王，并将皇子李福过继李建成为嗣（后来另一皇子李明也在唐高宗年间被出继李元吉为嗣）。