十一月攻拔长安，在关中站稳了脚跟。李渊入长安后，立炀帝孙代王侑为天子(恭帝)，改元义宁，遥尊炀帝为太上皇;又以杨侑名义自加假黄钺、使持节、大都督内外诸军事、尚书令、大丞相，进封唐王，综理万机。次年(618)五月，李渊称帝，改国号唐，定都长安。不久唐统一了全国。李渊在位时期，依据隋文帝旧制，重新建立中央及地方行政制度，又修定律令格式，颁布均田制及租庸调制，重建府兵制，为唐代的职官、刑律、兵制、土地及课役等制度奠定了基础。武德年间，统治集团内部充满了复杂的斗争。裴寂和刘文静都是太原起兵时的佐命元从，裴寂深得唐高祖的宠信;刘文静为秦王世民的心腹，自以才略功勋居裴寂之右而位居其下，意甚不平。李渊借故杀了刘文静。秦王世民自认为在唐王朝建立的过程中，他的功业超过太子李建成，但因是次子无法继承皇位;太子建成亦深知世民是自己皇储的地位的重大威胁。于是，双方展开了剧烈的争夺皇位继承权的斗争。在这场政争中，李渊则经常站在建成一边。太子的心腹杨文斡受命召募壮士送长安，以供李建成发动政变时使用。
武德七年(624)，有人向李渊揭穿这件事，李渊盛怒之下产生了废李建成、改立李世民为太子的念头，但并未实现。武德九年六月初四爆发了玄武门之变。在这次政变中，李世民杀李建成和李元吉，逼李渊立自己为太子。不久，李渊被逼退位为太上皇，李世民即位，就是后来的唐太宗。李渊在度过一段闲散失意生活后，死于太安宫。庙号高祖。葬献陵。
在唐朝建立初期统治各集团中，李渊集团是最大的，有太原起兵的勋臣裴寂、唐俭、窦威兄弟、温大雅兄弟、刘弘基、殷开山、刘政会、任瑰、史大奈等，女儿平阳公主夫妇、马三宝等，隋朝归附的很多官僚，如陈叔达、屈突通、萧瑀、封伦、宇文士及、杨恭仁兄弟等人也属于李渊集团。而太子集团只有魏征、冯立、谢叔方、薛万彻等少量人才，李纲被疏远，杜淹被房玄龄拉入天策府，太子集团主要依靠李渊集团，李世民集团是他在割据战争中逐渐建立起来的以房杜为首的天策府官员，其成员都是大家非常熟悉的。另外被忽视的是宗室各集团，以李神通、李孝恭为首的两大集团中，李神通最早在关中起兵，部下有史万宝、令狐德芬等，在割据战争中也招揽了不少人，其中最著名的是李绩。李孝恭平定山南地区，与李靖攻占江南，该集团有李靖、冯盎、刘洎和江南归附的人。这两个集团在政局中也有重要影响力，李世民探询李靖、李绩，了解这两个集团的中立态度，才发动了玄武门兵变。
李渊是中国封建制时期功业卓著的有为帝王，同时也是中国历史上最具争议，毁誉参半的帝王之一。他奠定了彪炳千秋的二百九十余年的盛唐霸业，并因之得到了后人的褒扬;他也因无力阻止亲生骨肉的相互残杀，无奈地被其子李世民“请”下了丹墀，而令后人悲叹与哂笑。
李渊是唐朝开国创业的军事统帅，沈谋多算、善于决断、既富远见、又善施行的政治家和军事家。纵观李渊的一生，他有着因势借力、先取关中、后图天下的兴兵起事思想;军政兼施、各个歼灭群雄、统一全国的战略指导思想;正确料敌、集智用长、先胜后战的作战指导思想;因势定制、严明赏罚、用人所长的建军思想。旧史书把大唐创业之功多归于李世民，将李渊描写成一位庸庸碌碌、无所作为的人，是不符合历史事实的。 李渊作为开创唐朝大业的统帅，提出并实行了许多高明的战略，其军事思想理应受到重视。
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