高祖便令将房、杜二人赶出秦王府，并不许以后私见李世民。当李世民下定决心要与建成、元吉进行最后决战时，便密诏尉迟敬德去召房玄龄、杜如晦人府计议。杜如晦化装成道士模样，随长孙无忌潜人秦王府。
在经过一番周密安排之后，武德九年六月四日凌晨，李世民率杜如晦、尉迟敬德等一班亲兵亲将，发动了有名的“玄武门事变”，杀了李建成和李元吉，消灭了政敌。李世民为皇太子，拜如晦为太子左庶子。同年八月，李渊被迫退位，李世民当了皇帝。唐太宗李世民登基后不久就被太宗拜为兵部尚书，杜如晦多年随李世民参赞戎机，尤其是在策划政变，帮助李世民夺取皇位的过程中有功，进封蔡国公，食邑1300户。贞观初年，他与房玄龄共掌朝政，制定典章，品选官吏，好评如潮。
贞观二年，又以本官检校侍中，改任支部尚书，总监东官兵马事。三年二月，升为尚书右仆射，仍然掌管选拔官吏的事，与房玄龄共同掌管朝政。贞观四年，杜如晦病重，李世民亲自去他家中探望，抚之流泪，在他咽气前超升其子为尚舍奉御。
即使皇帝如此贵重其人，杜如晦仍旧抗不过疾病之侵，贞观四年三月甲申日，杜如晦因病而卒，死时年仅四十六。太宗哭之甚恸，为其废朝三日。赠司空，徙封莱国公，谥曰成，并手诏为制碑文。后来有一次唐太宗吃块美味的香瓜，忽然忆起杜如晦，怆然泪下，遣人以所食之半奠于这位文臣的灵牌前，不时送御馔祭奠。在杜如晦的每年忌日，太宗都派人到他家里慰问其夫人儿子，一直保持其公府的官吏僚佐职位。“终始恩遇，未之有焉。”
当然虽然杜如晦如同皓月一样在以后的岁月中闪闪发光，可是人间界后来几十年的光华都被一个人占据着，那就是唐太宗李世明，他才是这段历史中真正的主角，任凌烟阁二十四功臣功绩浩瀚，也难以遮掩李世民光彩半分。
五月，隋恭帝杨侑禅位于唐，唐王李渊即皇帝位，改国号为大唐，改元武德。武德元年，以赵公世民为尚书令、右翊卫大将军，进封秦王。武德四年被封为天策上将！
唐朝建立以后，为统一全国，先后进行了六次大的战役。这六个战役李世民就指挥了四个，全部取得了胜利，为唐朝立下了赫赫战功。
第一次是对陇右薛举父子集团的战役，唐武德元年，薛举率军进攻关中，双方在现陕西长武县发生激战，由于李世民生病，刘文静不听元帅告诫而听殷开山之计，出战，被薛举所败，退回长安。但不久，李世民便在浅水原之战彻底打败薛军，消灭了陇东集团。
第二次，刘武周依附突厥，南下进攻唐朝，攻占了晋阳，李世民不畏艰险，终于击溃了敌人主力，并乘胜追击，两天不吃饭，三天不解甲，一日八战，八战皆胜，彻底消灭了敌军，收复了丢失的土地。
第三次是在对王世充和窦建德的战役。这次战役规模为唐统一战争中最大的。在这次战役中，李世民先将王世充击败，围困在洛阳，令其无粮草供应，待其自毙。就在洛阳将下未下之时，河北的窦建德军十余万众号称三十万为救援王世充，突然出现在唐军背后，李世民力排众议，亲率3500人在虎牢之战中大败窦建德军，生擒窦建德。洛阳的王世充也只得投降，这次李世民一举两克，取得了决定性的胜利。
第四次是平定刘黑达的战役，刘黑闼是窦建德的部下，他打着为窦建德复仇的旗号，在河北起兵反唐。李世民指挥了平定其第一次起兵的战役，仅仅两个月就取得了胜利。
李世民自此威望日隆，尤其是在虎牢之战后进入长安时，受到部分军民以皇帝的礼仪招待。武德四年冬十月，封为天策上将、领司徒、陕东道大行台尚书令，食邑增至二万户。高祖又下诏特许天策府自置官属，俨然形成一个小政府机构。
李世民在战斗中注重战前侦察，虽屡次遇险，但每次战斗都能作到知己知彼，善于制造战机，当敌强我弱时，他经常用“坚壁挫锐”的战法拖垮敌人，战斗中身先士卒，亲自率领骑兵突击敌阵，胜利后勇追穷寇，不给敌人喘息之机，因此获得了每次战役的胜利。在统一边疆的战争中，他运筹帷幄，决胜千里，明于知将，选拔良才，取得了战争的胜利。李世民用他卓越的军事才能，为大唐盛世的建立和发展做出了巨大贡献。
玄武门之变发生于唐高祖武德九年六月四日。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。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，排挤李世民。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。李建成曾经下毒害李世民。
武德九年，突厥犯边，李建成向李渊建议由李元吉做统帅出征突厥，借此要把握住秦王的兵马，并准备在昆明池设伏兵杀李世民。太子府率更丞王晊把这一密议告诉了秦王。李世民在危急时刻决定背水一战，先发制人。抢先一步杀死大哥李建成和四弟李元吉，这就是历史上有名的玄武门之变。3天后（癸亥），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”。2个月后李渊退位，李世民登基。