武德九年（6 2 6年）六月初三，世民密奏建成、元吉淫乱后宫，准备在高祖召他们入宫时谋杀他们。四日清晨，李世民带领尉迟敬德、侯君集、张公谨、刘师立等九人入官，并伏兵于玄武门。建成、元吉事先虽已得到张婕妤的通知，知道高祖要他们廷辩，但他们不知道玄武门的守将常何已为世民收买。因此，他们将东富和齐王府兵集中起来，严阵以待以后，就前往高祖处以探究竟。行至临湖殿，发现情况有异，想急转回去，世民伏兵冲出。元吉射世民不中，世民先射死了建成。元吉也被尉迟敬德杀死。冯立、薛万彻等率东宫、齐府兵二千人来攻玄武门，薛万彻又扬言欲攻秦府，世民兵士气不振。尉迟敬德出示建成、元吉首级，富府兵才失去了斗志。世民又调来数百骑，其妻舅高士廉也率吏卒、释囚犯、授以兵甲，赶至芳林门与世民合势，才取得优势。

高祖知道事变后，问裴寂等怎么办？萧璃、陈叔达建议立世民为太子，把国事交给世民。六月七日，立李世民为太子，下诏“自今军国庶事，无大小悉委太子处决，然后闻奏”。李世民终于取得了军国大权。

玄武门事变前，李世民在长安的力量相对建成、元吉来说，是比较薄弱的。虽然他们都蓄养了一批精兵，但世民只有八百人，不及宫府兵二千人的一半。因此需要高士廉率吏卒囚徒前来作战。正是这种情况，决定了世民采取阴谋伏兵，先发制人的方式。而这种方式之所以可能，主要是由于玄武门守将为其收买，因而可以出其不意，攻其不备，一举而击杀建成，从而收到擒贼先擒王、攻心为上、瓦解对方的效果。建成在兵力上的优势也就失去了作用。

地方形势的有利，也是李世民敢于发动玄武门之变并取得最后胜利的重要条件。当时关中大部分地区，山西、河南、四川、江南的军将大多是倾向于世民的。玄武门之变后，除了河北州县和泾州（今甘肃泾川）的李艺以外，各地都很稳定。这样，就使得李世民没有外顾之忧，尽可以解决了长安的问题后，再去处理地方上的反对派。

李世民的身边有一批强有力的谋臣骁将，也是他取得成功的重要因素。李建成虽然想尽一切办法来削弱李世民的力量，并且说动高祖把多谋善断的房玄龄、杜如晦这两位世民最主要的谋臣逐出秦府，敕旨不让他们复事秦王，但由于李世民善于隐蔽，没有根本动摇他在长安的力量。玄武门之变前夕，他身边仍有长孙无忌、侯君集、高士廉和尉迟敬德等一批谋臣武将，程知节等也拖延没有离开长安。房玄龄、杜如晦也穿着道士服潜入了秦府。建成斫除世民手臂的计划完全落空。李世民的主要幕僚几乎全都参加了这次事变。建成虽然知人善任，王玮、韦挺、魏征始终都是忠于他的，但王、韦武德七年就被流放出去，魏征虽是经世之才，但对统治阶级内部斗争这一套东西，终不如房杜等熟悉。比起世民来，建成的参谋部就显得薄弱了。

此外，在收买对方的工作上，建成也全盘失败，而且还有一些人被世民收买。除了秦府幕僚对世民的忠诚外，主要是收买对象的不同。建成曾想收买秦府骁将尉迟敬德，但遭到拒绝。李世民所收买的，则是在建成处地位不算很高，与建成关系不很密切，但又是能起作用的人物，如事变前夕向世民告密的太子率更丞王晊，官位只有从七品。而建成却没有收买到这样通风报信的人物。

李世民在玄武门之变后，立即赦免了为建成、元吉战斗到最后的死党薛万彻、谢叔方、冯立，认为他们是忠于所事的义士而不予问罪。同时，礼遇曾劝建成早除世民的魏征，引为詹事主簿，并将王岜和韦挺从巂州召回，将三人皆任为谏议大夫。这几位建成主要幕僚的使用，对安定局势起了很大作用。

世民还派屈突通为陕东道行台左仆射，驰镇洛阳，以防东方之变。又派崔敦礼驰驿至幽州（今北京市）召与建成关系密切的庐江王瑗。李瑗心不自安，囚崔敦礼，征兵，准备起兵。兵未发即为王君廓所杀。

这时，建成、元吉的党羽散在民间，还很不安心，也有些人争着告密以取赏。在王硅的建议下，李世民重申建成、无吉左右皆赦不问，下令不得相告，违者反坐。但河北州县素来与建成、元吉关系密切的仍不自安，“往往曹伏思乱”。魏征建议，“不示至公，祸不可解”。如果不采取宽大的措施，河北还可能闹出乱子来。于是，世民又派魏征宣慰河北，并听以便宜从事。魏征在磁州（今河北磁县）释放了州县解送京师的建成党羽、前太子千牛李安志和齐王护军李思行，从而解除了建成党羽的顾虑。

通过这些办法，河北和各地的形势很快安定下来。贞观元年（6 2 7年）李艺据泾州反，很快也被讨平。

八月甲子，李渊传位0世民，李世民正式做了皇帝。这就是有名的唐太宗。