公元626年7月2日，玄武门前李世民带领伏兵诛杀太子李建成和齐王李元吉后，马上派出亲手射杀李元吉的大将尉迟恭入宫，假意护驾，实为监视逼迫李渊就范。
尉迟恭身披铠甲，手握长予，径直来到高祖面前。高祖大惊，问道：“今日作乱的人是谁？爱卿到此做什么？”（其实带着武器见驾，形同谋反）
《资治通鉴·卷第一百九十一·唐纪七》世民使尉迟敬德入宿卫，敬德擐甲持矛，直至上所。上大惊，问曰：“今日乱者谁邪？卿来此何为？”
尉迟恭回答道：“秦王因为太子和齐王作乱，起兵诛杀了他们。秦王殿下担心惊动陛下，故派臣担任警卫。” 高祖对裴寂等人说：“不料今天竟然会出现这种事情，你们认为应当怎么办呢？”（前一篇文章已经介绍了，其实李渊已经知道李世民要发动兵变，正召集大臣商量应对办法，此时见世民大将尉迟恭不宣而至，心里明白李世民胜了，不过是在装糊涂，等着其他大臣给自己台阶下）
《资治通鉴·卷第一百九十一·唐纪七》对曰：“秦王以太子、齐王作乱，举兵诛之，恐惊动陛下，遣臣宿卫。”上谓裴寂等曰：“不图今日乃见此事，当如之何？”
萧瑀和陈叔达心领神会说：“建成与元吉本来就没有什么大功劳。他们嫉妒秦王功劳大，威望高，便一起策划奸邪的阴谋。现在，秦王已经诛杀了他们，天下归心，陛下如果能立他为太子，将国家大事委托于他，就不会再生事端了。” 高祖（赶紧借坡下驴）说：“好！这正是我素来的心愿啊。”（不妥协不行啊，现在知道儿子是狠人，为了皇帝位兄弟已经杀了两个了，自己这个亲爹以前是偏向太子的，不表态说不得就要弑父了）
《资治通鉴·卷第一百九十一·唐纪七》萧瑀、陈叔达曰：“建成、元吉本不预义谋，又无功于天下，疾秦王功高望重，共为奸谋。今秦王已讨而诛之，秦王功盖宇宙，率土归心，陛下若处以元良，委之国务，无复事矣。”
当时，宿卫军和秦王府的兵马与东宫和齐王府的亲信交战已经处于下风，玄武门守将被杀死两人，秦王府被太子亲信包围，可谓危在旦夕。
尉迟恭请求高祖颁布亲笔敕令，命令各军一律接受秦王的处置，高祖不得不听从了他的建议。天策府司马宇文士及从东上阁门出来宣布敕令，高祖又让黄门侍郎裴寂前往东宫开导原李建成麾下的诸将士，将士们觉得皇帝已经站在了秦王一边，报仇无望便都弃职而散。
《资治通鉴·卷第一百九十一·唐纪七》时宿卫及秦府兵与二宫左右战犹未已，敬德请降手敕，令诸军并受秦王处分，上从之。天策府司马宇文士及自东上阁门出宣敕，众然后定。上又使黄门侍郎裴矩至东宫晓谕诸将卒，皆罢散。
政变成功后，李世民马上开始对兄弟的家眷开始斩草除根。李建成的儿子安陆王李承道、河东王李承德、武安王李承训、汝南王李承明、钜鹿王李承义，李元吉的儿子梁郡王李承业、渔阳王李承鸾、普安王李承奖、江夏王李承裕、义阳王李承度等幼儿都被残忍杀害，还在宗室的名册上除名。
原东宫和齐王府的女眷则全部没入宫中，后来成为李世民的后宫，其中较著名的是原李元吉的妻子杨氏，李元吉死后被李世民纳为妾，但没有正式封号，宫中呼为“巢剌王妃”，是长孙皇后去世以后唯一一个生下子女的嫔妃。这也是李世民为部分学者所诟病的原因，认为他霸占弟媳，有悖伦常。
虽然李世民对威胁自己皇位的父兄子侄手段狠辣，但对原太子党一系的大臣宽容尤佳。当天，李世民建言高祖颁布诏书赦天下，叛逆的罪名只加给李建成和李元吉二人，对其余的党羽，一概不加追究。
政变后的第一天，冯立和谢叔方（二人是太子亲信将领，带领两千兵马围攻秦王诸将的首领）都出来负罪。薛万彻（因下令围攻秦王府，要至李世民于死地）躲起来以后，李世民多次派人明示既往不咎，遂被诚意感动出山投降。李世民感慨地说：“这些人都能够忠于自己所事奉的人，是义士啊”！便赦免了他们。
原太子洗马魏徵经常劝说太子李建成及早除去秦王。建成败亡后，世民传召魏徵，道：“你为什么挑拨我们兄弟的关系呢？”大家都为魏徵担惊受怕，魏徵却举止如常地回答道：“如果已故的太子早些听从我的进言，肯定不会有今天的祸事。”李世民素来器重他的才能，便改变了原来的态度，对他以礼相待，引荐他担任詹事主薄。李世民还将王圭和韦挺从巂州召回，两人和魏徵一起都担任了谏议大夫。
注：王圭为太子李建成的谋主，因对秦王府众人威胁太大，被李世民构陷，贬往巂州，后来因才能出众成为李世民的宰相。
626年9月4日，玄武门之变两个月后，太子李世民在东宫显德殿即皇帝位，是为唐太宗，并大赦天下，从此开始了他辉煌的皇帝生涯，即位第二年（627年1月23日）改元贞观。太宗在位期间文治昭昭，武功赫赫，史称“贞观之治”。