武德九年六月初四日(626年7月2日),发动“玄武门之变”,杀死太子李建成和齐王李元吉,被册立为皇太子。八月初九日,唐高祖李渊退位,李世民即皇帝位,年号贞观。
在位初期,听取群臣意见,虚心纳谏。对内文治天下,厉行节约,劝课农桑,实现休养生息、国泰民安,开创“贞观之治”。对外开疆拓土,攻灭东突厥与薛延陀,征服高昌、龟兹和吐谷浑,重创高句丽。设立安西四镇,与北方地区各民族融洽相处,获得尊号“天可汗”,为唐朝后来一百多年的盛世局面奠定重要基础。
贞观二十三年五月二十六日(649年7月10日),李世民驾崩于含风殿,享年五十二岁,在位二十三年,庙号太宗,谥号文皇帝,葬于昭陵。他爱好文学与书法,有诗作与墨宝传世。