这时海内渐渐太平，李世民于是专心一意读经史子集，开文学馆以接待四方才学之士。行台司勋郎中杜如晦等十八人为学士，每次在阁下轮流值班，李世民则降低身份以温和态度与学士们讨论经义，有时谈论到半夜才结束。不久，窦建德旧将刘黑闼举兵造反，占据洺州。十二月，李世民统领全军向东去讨伐他。武德五年（622年）正月，进军肥乡，分兵断绝刘黑闼运粮的通道，双方对峙两个月。刘黑闼被迫急于求战，率领步兵、骑兵二万人，南渡洺水，早晨便迫近官军。李世民亲自率领精锐骑兵，攻击刘黑闼的骑兵，攻破了他，乘胜冲击践踏他的步兵，敌兵崩溃，斩首级一万多。先前李世民派人筑坝堵塞洺水上流使水流变浅，让刘黑闼得以渡水。等到作战之时，才命令挖开拦河坝，大水冲到，一丈多深，敌兵已经战败，逃到水中都淹死了。刘黑闼与二百多骑兵往北逃到突厥，李世民全部俘虏了刘黑闼的部众，河北平定。当时徐圆朗带兵在徐、兖二州阻碍李世民，李世民这时便回师讨伐平定了徐圆朗，于是河、济、江、淮所有州郡城镇都平定。十月，李渊加授李世民左右十二卫大将军。武德七年（624年），突厥侵犯边境，太宗与突厥军在豳州相遇，带领一百骑士随从与突厥首领会谈，结盟后突厥军撤离。武德八年（625年），李世民晋升为中书令。
玄武之变武德九年（626年），六月四日，李世民率长孙无忌、尉迟敬德、房玄龄、杜如晦、宇文士及、高士廉、侯君集、程咬金、秦叔宝、段志玄、屈突通、张士贵等在玄武门杀了李建成、李元吉。[39]当时李渊正在海池泛舟，李世民派遣尉迟恭前往宿卫[138]。而后李渊于六月八日立李世民为皇太子，各种政务皆由李世民决断。[40]李世民于是放掉宫廷花园中所养的鹰犬，并停止收取各方所进贡的奇珍异宝，政理崇尚简要严肃，天下人大喜。又命令百官各个呈上封章奏事，详细陈述安定人心治国的关键。六月十三日，命令道：“依照礼法，皇帝的两个名字不要为某一个字而避讳。近代以来，两个名字都避讳，废缺地方已经很多，任意避讳，有违经典。那些官号、人名、公私文籍图书，有‘世民’两个字不连续的，并不须要避讳。”撤销幽州大都督府。十五日，废除陕东道大行台，设置洺州都督府；废除益州道行台，设置益州大都督府。二十九日，撤销天策府。
武德九年八月初九（626年9月4日），李渊传位给李世民，李世民在东宫显德殿即位。派司空、魏国公裴寂在南郊烧柴祭天，大赦天下。武德元年（618年）以来由于直言被责罚流放的人都放回。文武官员五品以上先前无爵位者赐给爵位一级，六品以下加勋级一等。天下免赋税徭役一年。八月十八日，放宫女三千人回家。十九日，突厥颉利可汗、突利可汗入侵泾州。二十日，突厥入侵武功，京师戒严。二十四日，突厥入侵高陵。二十六日，行军总管尉迟敬德与突厥在泾阳大战，大破突厥，斩首级一千多。二十八日，颉利可汗到达渭水边，李世民与颉利隔渭水对话，斥责他背弃定约。不久大军陆续到达，颉利可汗见唐军军容盛大威严，又知道执失思力被捕，由此大为恐惧，于是请求和解，诏令同意。李世民当天回宫。三十日，李世民又驾到便桥，与颉利可汗杀白马而设盟誓，突厥退走。九月初一，颉利可汗献马三千匹，羊一万口，李世民不接受，命令颉利归还掳掠的中国人口。二十二日起，李世民率领所有禁军步骑将领在显德殿殿廷学习射箭，他亲自面试，射中者随即赏赐弓刀、布匹绸缎。朝中有很多劝谏的臣子，但李世民不采纳。从此以后，士兵都成精锐部队。二十七日，诏令私人之家，不得擅权建立妖神，随意设立不适当的祭祀，不合礼法的祭祀祈祷，一概禁绝。除了龟甲兽骨五种占卜以外，其他杂七杂八的占卦卜卦，也都停止，禁止使用。十一月初八，立中山王李承乾为皇太子。十一月初五，将没有建立功勋的皇族中的郡王降级为县公。十二月十九，李世民讯察记录囚犯的罪状。
贞观之治贞观元年（627年）正月一日，改元。正月十七日，燕郡王李艺（即罗艺）占据泾州造反，不久被左右的人所杀，传送首级到京师示众。九月十二日，派遣使臣巡视各州遭害的农田，救济、慰问贫民。贞观二年（628年）三月二十二日，派遣使臣巡视关内各地，拿出钱财珍宝帮助饥民赎回卖掉的孩子。二十三日，因旱蝗灾害，李世民自陈己过，施行大赦。十一月十九日，在京城南郊举行祭天大典。贞观三年（629年）四月二十三日，李世民开始在太极殿听政。六月八日，因为干旱，李世民亲自审查并记录囚徒罪状。派遣长孙无忌、房玄龄等人在名山大川求雨，中书舍人杜正伦等人往关内各州安抚慰问。又命令文武官员各人上密封的奏章，尽量说出朝政得失，十一月二十二日，以并州都督李勣为通汉道行军总管，兵部尚书李靖为定襄道行军总管，以打击突厥。闰十二月十七日，诏令建立义军以来交兵之处，替义士勇夫在阵战中牺牲者各建立一座寺庙。命令虞世南、李百药、褚亮、颜师古、岑文本、许敬宗、朱子奢等人为他们立碑刻铭文，以记载他们的功业。贞观四年（630年）三月十五日，大同道行军副总管张宝相活捉颉利可汗，献到京师。二十九日，李世民向太庙报告俘虏了颉利可汗。夏四月二日，驾到顺天门，军官捉住颉利来献捷。自此西北蕃邦都请求奉给皇上尊号为“天可汗”，于是唐太宗降下玺书封立他们的君长。九月八日，命令收埋长城以南的尸骨，仍然令人致以祭祀。二十日，命令从古时以来的英明的君王、圣明的皇帝、贤臣英烈的坟墓不能割草放牧，春秋致以祭祀。冬十月一日，驾到陇州，因特殊情况而赦免陇、岐二州，免除赋税徭役一年。贞观五年（631年）春正月十三日，在昆明池大检阅，少数民族地区的君长都跟从。贞观六年（632年）二月四日，开始设置律学。贞观七年（633年）十一月三日，颁布新定的《五经》。贞观八年（634年）正月二十九日，命令尚书右仆射李靖、特进萧瑀、杨恭仁、礼部尚书王珪、御史大夫韦挺、鄜州大都督长史皇甫无逸、扬州大都督府长史李袭誉、幽州大都督府长史张亮、凉州大都督李大亮、右领军大将军窦诞、太子左庶子杜正伦、绵州刺史刘德威、黄门侍郎赵弘智出使四方，观察民间风俗。[129]冬十月，右骁卫大将军、褒国公段志玄击吐谷浑，击破之，追逐八百多里。十一月三日，十九日，吐谷浑入侵凉州。二十一日，吐谷浑拘留唐使者赵德楷。十二月三日，命令特进李靖、兵部尚书侯君集、刑部尚书任城王李道宗、凉州都督李大亮等为大总管，各率军队分途讨伐吐谷浑。贞观九年（635年）三月十六日，大赦。每乡设置乡长一人，辅佐官二人。闰四月二十八日，大总管李靖、侯君集、李大亮、任城王李道宗在牛心堆大破吐谷浑。五月一日，又在乌海大破吐谷浑，追逐打击直到柏海。副总管薛万均、薛万彻在赤水源又大破吐谷浑，捉住吐谷浑名王二十人。十八日，李靖在西海之上平定吐谷浑，捉住了吐谷浑王慕容伏允。因为其子慕容顺光投降，封为西平郡王，恢复吐谷浑本国。十二月十二日，吐谷浑西平郡王慕容顺光被其部下所杀，派遣兵部尚书侯君集率军队安抚，仍然封慕容顺光之子诺曷钵为河源郡王，使他统率吐谷浑部众。