李隆基生于东都洛阳，其父李旦为帝，母窦氏为德妃，此时正是唐朝宫闱多事之秋。在他降临世间的前一年，他的祖母武则天与宰臣裴炎把他的伯父唐中宗废为庐陵王，其父豫王李旦被立为皇帝，是为睿宗。睿宗名为大唐国主，却只能居于别殿，不许听政，而武则天年逾花甲，仍临朝称制，军国政事由她专断。武则天命令李隆基过继予李弘为子，继其香火，五岁时父亲李旦被祖母武则天废除帝位，迁居东宫。
年仅七岁的楚王李隆基开始出阁，建置官属，因为尚方监裴匪躬、内常侍范云仙私自谒见皇嗣李旦，武则天知道后，杀死二人，并严令禁止李旦接见公卿大臣，李隆基兄弟与二伯父李贤的三个儿子再次入阁，“皆幽闭宫中，不出门庭者十余年”。
武则天称帝后，李隆基以皇孙身份被降封为临淄王，其母亲窦妃被户婢团儿诬谄为“厌蛊咒诅”，与刘妃一起被秘密地杀死于宫中，不知埋在何处，其父李旦也被诬告有“异谋”，武则天命酷吏来俊臣审理，幸亏太常工人安金藏大义剖腹，“以证明皇嗣不反”，才躲过了这场灾难。根据史料可知，李旦的另一位妾室豆卢氏和李隆基的姨妈窦氏，抚养、照料过年幼丧母的李隆基。
李隆基在宫中被幽闭了七年之久，十四岁时，才与诸兄弟再次出阁，这时武则天年事已高，经大臣狄仁杰等人的规谏，放弃立武承嗣为太子之念，李显被接回洛阳，仍被立为太子，皇嗣被封为相王。李隆基先在亲卫府任右卫郎将，后任尚辇奉御，负责掌管皇帝的内外闲厩马匹，在此期间，以张柬之为首的朝臣发动神龙政变，杀死了武则天男宠张易之兄弟，迫使她让位于中宗，弱冠之年的李隆基目睹了这场政变。
李隆基从潞州回到京师长安，他暗中聚结才勇之士，在皇帝的亲军万骑中发展势力。太宗时，选官户及蕃口中骁勇的武士穿虎纹衣，跨豹纹鞯，从游猎，于马前射禽兽，谓之百骑，武则天时增加为千骑，李显时发展为万骑，李隆基非常重视万骑的作用。
武则天去世后，李显懦弱无能，朝政大权慢慢落到了韦皇后和安乐公主之手，原来发动政变恢复唐朝的功臣、宰相张柬之也被他们贬官驱逐，太子李重俊被杀。韦皇后效仿原来武则天的做法，让自己的兄长韦温掌握大权，对于女儿安乐公主的违法卖官鬻爵也不加制止，大加纵容。中宗终于死于韦皇后和安乐公主之手，被她们合谋毒杀。
韦皇后便想学习婆婆武则天，做第二个女皇，没有等韦皇后动手，一直静观时变的李隆基和姑姑太平公主，以及太平公主的儿子薛崇简，苑总监钟绍京等，密谋策划，欲先发制人。有人建议，把发动政变的事先向相王报告，李隆基胸有成竹地说：“我是为了拯救社稷，为君主、父亲救急，成功了福祉归于宗庙与社稷，失败了我因忠孝而死，不连累相王。怎可以报告，让相王担心呢！现在报告，相王若赞成，就是害他参与了危险的起事；若他不赞成，我计谋就失败了。”于是，决定背着相王，立即行动。
李隆基等人穿便服，进入禁苑，到苑总监钟绍京住处。这时，钟绍京反悔，拒绝参加这次政变，但在其妻许氏坚定的劝说下，钟绍京决定参与政变。于是，前往拜谒李隆基，入夜后万骑果毅李仙凫、葛福顺、陈玄礼等军官都先后来到，请李隆基发布命令，发动政变。当夜，葛福顺突袭羽林营，诛杀韦后党羽韦跨、韦播、高嵩，策反了羽林军，并攻入玄德门，李仙凫亦引兵攻入白兽门，于三更会师于凌烟阁。李隆基引兵进入内宫，守卫内宫的武士纷纷倒戈响应，韦后逃入飞骑营反被斩首，宗楚客、安乐公主、武延秀、上官婉儿等人也陆续被杀，并于全城搜捕韦氏集团人员，凡身高高于马鞭的男性皆处死，史称“唐隆政变”。
李隆基将唐隆之变的经过报告其父相王李旦，相王抱着李隆基哭泣著说：“宗庙社稷的灾祸是你平定的，神明与百姓也都仰赖你的力量了。”当日，李隆基被改封为平王，兼殿中监，同中书门下三品、兼押左右万骑。李隆基与太平公主迫使李重茂禅让，由睿宗李旦重新即位，睿宗与大臣议立太子。按嫡长子继承制度，长子宋王李成器应为太子，但李成器坚决辞让说：“国家安则先嫡长，国家危则先有功；平王有功于国，自己决不居平王之上。”参与消灭韦党的功臣也多主张立李隆基为太子，睿宗顺水推舟，遂立李隆基为太子。
太平公主恃著拥立睿宗有功，经常干预政事，她又感到太子李隆基精明能干，妨碍自己参政，总想另易太子，李隆基当然不愿任人摆布，亦想除掉太平公主。睿宗最初遇到困难先听太平公主的意见，再征求太子的意见。后来，愈来愈倾向太子，李隆基为太子之后，与太平公主的矛盾日益加剧。太平公主竟把宰相邀截到宣政殿光范门内，明目张胆地劝宰相更易太子，遭到宋璟的严词拒绝，阴谋才未能得逞，太平公主与皇太子之间的矛盾与斗争，愈演愈烈，睿宗对此感到不安。他听术士说：“五日内有急兵入宫”，更加感到局势严峻，遂颁下诏书，命太子监国。李旦怕在这样下去，李唐江山又大乱，又不顾太平公主的反对，毅然把帝位让给了李隆基，改元先天，只是仍然掌握了朝政大权，朝廷三品以上官员的任免权和军政大事的决定权。李旦的让位加剧了李隆基和太平公主的矛盾，双方都在积蓄力量，准备除掉对方。
太平公主和窦怀贞、岑羲、萧至忠、崔湜、太子少保薛稷、雍州长史新兴王李晋、中书舍人李猷、右散骑常侍贾膺福、鸿胪寺卿唐晙、左羽林大将军常元楷、知右羽林将军事李慈、左金吾将军李钦、胡僧惠范合谋推翻李隆基，并且太平公主准备以御林军从北面、以南衙兵从南面起兵夺权。甚至已经计划在李隆基饮食下毒，魏知古将之报告李隆基，李隆基与王琚、张说、崔日用讨论后，决定先发制人，于是召集弟弟岐王李范、薛王李业及郭元振、龙武将军王毛仲、殿中少监姜皎、太仆少卿李令问、尚乘奉御王守一、内给事高力士、果毅李守德率先采取行动。
李隆基命王毛仲武装家兵三百余人，各骑马，李隆基亲率太仆少卿李令问、王守一，内侍高力士，果毅李守德等亲信十多人，先杀左、右羽林大将军常元楷、李慈，又擒获了太平公主的亲信散骑常侍贾膺福及中书舍人李猷，接着杀了宰相岑羲、萧至忠，尚书右仆射窦怀贞乱中自裁而死。太平公主见党羽被诛杀殆尽，不得不逃入佛寺，三日后返回，太上皇李旦出面请李隆基恕其死罪，被李隆基拒绝，太平公主最终被赐死家中，是为“先天政变”。自此以后，唐玄宗终于掌握了皇帝应有的权力，这一年，李隆基把年号改为开元，表明了自己励精图治，再创唐朝伟业的决心。
李隆基虽然在清除太平公主之后，彻底巩固了皇权，但当时的形势不容乐观，兵变大大地伤了朝廷元气，吏治的混乱、腐败亟待治理。所以，李隆基表示要量才任官，提拔贤能人做宰相，在这方面，李隆基眼光精准，能够根据时代需求来选拔贤才，如著名的宰相姚崇、宋璟、张说、张九龄。
开元初年，国家需要拨乱反正，走上正轨，李隆基看中了多谋善断的姚崇，在渭川见面时，李隆基提出他当宰相，姚崇向李隆基提出了“十事要说”，李隆基一一应允，他这才同意。“十事要说”包括了勿贪边功、广开言路、奖励正直大臣、勿使皇族专权、勿使宦官专权等，在此后的时间里，李隆基基本上都按照姚崇的建议执行了。
姚崇上任后，帮助李隆基贬逐功臣、杜绝斜封官、整治外戚等，还在李隆基的支持下，主持了开元初年的对蝗灾的治理工作。当时在黄河的南北地区都发生了严重蝗灾，对庄稼的破坏异常严重，由李隆基下令灭蝗，姚崇亲自指挥，下令各郡县要全力以赴消灭蝗虫，有功的进行奖励，在李隆基的大力推动下，蝗灾没有再继续蔓延，很快被制止住了。
国家渐入正轨后，李隆基要以法治国。这时，打击政敌、招权纳贿、搞小集团的姚崇便下台了，李隆基又看中了为人耿直、讲原则的宋璟。为政期间，他直言上谏、不数私恩、严于律己，并把要继续实行姚崇时期好的制度，他也很重视对人才的选拔任用，虽然他掌握朝政大权，但他决不徇私枉法，相反对自己的亲属还更加严格地要求。最后，宋璟因工作失误以及过于守旧被李隆基罢相。
宋璟罢相后，张嘉贞接替了他的位置。不久，文武双全的张说又取代了他。张说上任后，军事上，裁减了20万边防军，把府兵制改成了募兵制：政治上，改革宰相机构，把“政事堂”改为“中书门下”，增加了中书省的权力：文治上，任丽正书院领导。在张说的辅佐下，开元盛世发展到了极点。
在张说的主持下，唐玄宗李隆基率百官、贵戚及四夷首领，从东都出发，至泰山封禅。张说后的几位宰相，都因为不和而被罢免，最后一位贤相张九龄是广东人，张九龄凭借着自己出众的才华，被玄宗李隆基相中。张九龄在做宰相之后，也像玄宗那样看重人的品德和才干，而不是看重其背景，在吏部参与选拔官吏时，他一直主张要公正选才，量才使用。同时，对于玄宗李隆基的过错，他也及时地指出，加以劝谏，不因为玄宗对自己有知遇之恩就隐瞒实情。
李隆基不仅慧眼识贤相，还对吏治进行了整治，提高官僚机构的办事效率，他采取了很多有效措施：第一，精简机构，裁减多余官员，把武则天以来的许多无用的官员一律裁撤，不但提高了效率，也节省了政府支出；第二，确立严格的考核制度，加强对地方官吏的管理。在每年的十月，派按察使到各地巡查民情，纠举违法官吏，严惩不怠；第三，重新将谏官和史官参加宰相会议的制度予以恢复；第四，重视县令的任免。李隆基认为郡县的官员是国家治理的最前沿，和百姓直接打交道，代表了国家形象。所以，李隆基经常对县官亲自出题考核他们，确切地了解这些县官是不是真正地称职。如果考试优秀，可以马上提拔，如果名不副实，也会马上遭到罢黜，李隆基知人善任，赏罚分明，办事干练果断，这是他能开创开元盛世的主要原因。
开创了盛世之后，李隆基逐渐开始满足了，沉溺于享乐之中，没有了先前的励精图治精神，也没有改革时的节俭之风了。因所宠武惠妃谗言，将三个儿子太子李瑛、鄂王李瑶、光王李琚废为庶人并杀害。武惠妃病死，改立三子忠王李玙为太子，武惠妃死后，李隆基日夜寝食不安，后宫虽多美人，但没有一个能使他满意。听人说武惠妃的儿子寿王李琩的妃子杨玉环，美貌绝伦，艳丽无双，于是不顾什么礼节，就将她招进宫里，杨玉环懂音律，也很聪明，还擅长歌舞，很得玄宗欢心。
唐玄宗骄奢淫逸，挥霍无度，对后宫的赏赐钱不计其数，户部郎中王鉷为了投其所好，“岁贡额外钱百亿万，贮于内库，以供宫中宴赐”，并且还告诉玄宗：“此皆不出于租庸调，无预经费。”玄宗不仅不问这些经费的来源，反而对“务为割剥以求媚”的“中外嗟怨”者，“益厚遇之”，并以王鉷为御史丞、京畿采访使。杨国忠为了讨好玄宗，屡次向玄宗报告说仓库如何丰富，故而玄宗帅群臣参观左藏，因为杨国忠早把各地应输往京师的租和地税变成布帛，存于左藏，玄宗看了当然高兴。
用人方面，正直的宰相张九龄等人先后被罢官，李林甫爬上了相位，李林甫是“口有蜜，腹有剑”的人物，凡是才能在他之上而被皇帝所重视的人，他都千方百计的将其除掉。他忌妒有学问之人，对于有学问的人他表面与其友好，暗中却阴谋陷害，他收买玄宗左右的人，致使皇帝的一举一动都为他所掌握，这样一来，他就可以随时采取各种措施，去迎合玄宗的需要。由于玄宗不理政事，李林甫的阳奉阴违手段可以发挥作用，于是，玄宗把天下所有的贡物都赏赐给李林甫。
唐玄宗册杨玉环为贵妃，为了讨贵妃的欢心，李隆基可谓费尽心机，为了迎合她喜欢服装的心理，有专门为贵妃服务的七百多人给她做衣服；为了让她吃上喜欢的荔枝，李隆基还下令开辟了从岭南到京城长安的几千里贡道，以便荔枝能及时地用快马快速运到长安。有了杨贵妃，李隆基的奢侈之风越来越盛，大臣、贵族、宗室为了巴结皇帝，投杨贵妃所好，又刺激更多的官僚贵族巴结逢迎。其族兄杨国忠也平步青云，做上了唐朝宰相，杨贵妃的姐姐们也得到了实惠，大姐封为韩国夫人，三姐封为虢国夫人，八姐封为秦国夫人，其他的兄长也有封赏，做了朝中的高官。
杨国忠的权势无人能比，兄妹二人的辉煌时期，也为日后的悲惨结局埋下了伏笔。在杨国忠的专权下，整个唐朝开始混乱起来，面对各种社会问题，玄宗毫无改弦更张之意，仍然沉溺于酒色之中，每年十月照例到华清宫去过冬。安禄山为了讨好唐玄宗和杨贵妃，在得知玄宗要在华清宫新开浴池的时候，立即在范阳以白玉石制成鱼龙凫雁，还有石莲花，置于池中，使玄宗喜悦异常。每到华清宫，杨贵妃姊妹韩国夫人、虢国夫人、秦国夫人都陪同前往，她们为了标榜自己的地位，竞为车服，车上“饰以金翠，间以珠玉，一车之费，不下数十万贯”。如果骑马，就竞购名马，“以黄金为衔”，长长的车马队伍，引起广大市民的反感。他们在华清宫都有豪华的住处，生活用费非常惊人。杨国忠说：“某家起于细微，因缘椒房之亲，以至于是。吾今未知税驾之所，念终不能致令名，要当取乐于富贵耳。”于是，他更加骄奢淫逸，擅权弄法了，表面的升平，掩盖不了潜在的危机，各种矛盾的不断激化，祸乱已经近在眼前。
李隆基对于唐朝的危机丝毫没有察觉，反而向外发动了一系列的战争，影响了将领的贪功求官的欲望，为了挑起战争，并在战争中立功受赏，加官进爵，边镇的很多将领肆意挑衅，使得边境战乱不断，李隆基的好战对此又是火上加油。初期的边境安定局面又被打破了，最终导致了安史之乱，唐朝大伤元气。一是西边和吐蕃的关系恶化，开战后互有伤亡，损害了历来的和睦友好关系；二是西南的南诏国。由于边境将领的骄横跋扈，致使本该平息的冲突日益升级，结果唐朝征兵和南诏开战，先后战死、病死的唐兵达二十万之多。
安禄山趁唐朝内部政治腐败兵力空虚之际，联合同罗、奚、契丹、室韦、突厥等民族组成共15万士兵，号称20万，以“忧国之危”、奉密诏讨伐杨国忠为借口在范阳起兵。当时唐代承平日久，民不知战，河北州县立即望风瓦解，当地县令或逃或降。叛军占领东都洛阳，防守首都最后防线潼关的唐将哥舒翰，虽拥有近二十万的军队，但因是临时凑集来的，缺乏战斗力。而唐玄宗和杨国忠对哥舒翰不放心，接连派宦官逼其出兵，结果，哥舒翰在灵宝被安史叛军打败，全军覆没，哥舒翰也做了俘虏。
叛军长驱直入，攻陷唐都长安，进入安史之乱的最高峰，李隆基在长安陷落前，仓惶出逃。到马嵬坡，随行的将士发生哗变，杀杨国忠，又迫李隆基缢死杨贵妃，唐玄宗李隆基最后逃到成都。太子李亨逃到朔方，在灵武即帝位，即唐肃宗。
肃宗从河西、安西征调了万余名精兵，又调回了河北前线的朔方节度使郭子仪和河北节度使李光弼所部五万军队，灵武一时军威强盛。接着又任命了朝官与将帅，建立了一套新的军事系统，对抗击叛军也作了全面部署。应肃宗之请，回纥也派来精锐骑兵助战，这时又适遇叛军内讧，安禄山为其子安庆绪所杀，部下不服，战斗力也随之削弱，形势急转直下。随着安禄山被杀，李隆基由成都返回长安，居兴庆宫，称太上皇。
居住在兴庆宫的玄宗不再过问政事，侍候他的仍是龙武大将军陈玄礼与内侍监高力士，另有玄宗的亲妹玉真公主与旧时宫女、梨园弟子为他娱乐。玄宗对杨贵妃之死一直是耿耿于怀，他从成都回来后，即派人去祭悼她，后来又想改葬，遭宦官李辅国反对而停止，却密令宦官将贵妃遗体移葬他所。宦官献上了贵妃的香囊，玄宗把它珍藏在衣袖里，又让画工画了贵妃的肖像，张挂于别殿，“朝夕视之而欷歔焉”。
宦官李辅国为了立功以固其恩宠，上奏肃宗说：“上皇居兴庆宫，日与外人交通，陈玄礼高力士谋不利于陛下。今六军将士尽灵武勋臣，皆反仄不安，臣晓喻不能解，不敢不以闻。”李辅国乘肃宗患病之机，矫诏强行把玄宗迁居西内，在途经夹城时，李辅国又率射生将五百骑，剑拔弩张，气势汹汹地拦住去路。玄宗胆战心惊，几乎坠下马来，幸亏高力士挺身而出，玄宗才安全地迁居甘露殿。事后，肃宗没责怪李辅国，反倒安慰他几句，不几天，玄宗的几个亲信也遭到清洗，高力士以“潜通逆党”的罪名，被流放于巫州；陈玄礼被勒令致仕；玉真公主也出居玉真观。剩下玄宗只身一人，茕茕独处，形影相吊，好不凄惨，之后，肃宗另选后宫百余人，到西内以备洒扫。
晚年李隆基忧郁寡欢，驾崩时终年78岁，葬于唐泰陵，同年久病缠身的李亨也驾崩了。
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