李纯，为唐顺宗李诵的长子，生在长安宫中，出生时，正是曾祖唐代宗李豫的晚年。他出生的第二年，祖父德宗李适即位，父亲李诵被立为太子。六七岁的时候，唐德宗把他抱在膝上，问他：“你是谁家的孩子，怎么在我的怀里？”李纯道：“我是第三天子。”唐德宗惊奇并且喜欢他，作为当时皇上的长孙，按照祖、父、子的顺序回答为“第三天子”，既闻所未闻，又很契合实际，李适不禁对怀里的皇孙增添了几丝喜爱。
自幼遭遇战乱，家庭关系有些混乱，母亲王氏，曾是唐代宗的才人，另外有位同父兄弟，被祖父李适收养为子。李纯自己的婚姻关系颇为奇特，时为广陵王的李纯娶了郭氏为妻。郭氏，是尚父郭子仪的孙女，父亲是驸马都尉郭暧，母亲是代宗女升平公主。升平公主与郭暧之间的故事，后人编成了一出《打金枝》的戏剧，流传很广。郭氏由于母亲是唐代宗之女，这样算来，郭氏与顺宗李诵是表兄妹，郭氏就长了李纯一辈。
论辈分，李纯要比自己所娶的妃子郭氏低了一辈，他们成婚后，李诵因为郭氏母贵，父祖有大勋于王室，对郭氏儿媳表示无比的宠爱。李纯自己对这位妃子似乎也不怎么冷落，也就是他们婚后两年，郭氏就生了儿子李宥，他就是后来的唐穆宗。
十一岁的李纯就被册封为广陵郡王，封为皇太子，权勾当军国政事，代理监国之任。李纯得到顺宗李诵传位，正式即位于宣政殿。即位后，“读列圣实录，见贞观、开元故事，竦慕不能释卷”，他把“太宗之创业”、“玄宗之致理”，都当作效法的榜样。他提高宰相的权威，平定藩镇的叛乱，致使“中外咸理，纪律再张”，出现了“唐室中兴”。
唐朝后半段的大部分时期里，绝大部分藩镇不割据，只有河朔等极个别藩镇割据，但即使割据藩镇也在一定程度上施行唐朝的政策法令，“须借朝廷官爵威命以安军情”，而且割据藩镇也曾解除割据。李纯刚刚即位，西川节度使刘辟就进行叛乱，宪宗派左神策行营节度使高崇文、神策京西行营兵马使李元奕等率军前往讨伐，刘辟屡战屡败，最后彻底溃败被俘，被送到长安斩首。
彰义节度使吴少阳死，其子吴元济匿丧不报，自掌兵权，朝廷遣使吊祭，拒而不纳，继而举兵叛乱，威胁东都。李纯决定对淮西用兵，淮西节度使驻于蔡州汝阳，地处中原，战略地位重要。自李希烈以来，一直保持半独立状态，李纯对其用兵，正是改变这种状态的决心表现。
对淮西用兵，震动很大，淄青节度使李师道感到威胁，就采用声言助官军讨伐吴元济，实际上支持吴元济的两面派手法，企图巩固自己的地位。李纯命自愿亲赴前线的裴度以宰相兼彰义节度使，裴度立即奔赴淮西，与随邓节度使李愬等，大举进攻吴元济。李愬军首先攻破蔡州，大败淮西军，吴元济没有料到李愬军快速异常，毫无防备地束手就擒，持续三年的淮西叛乱，宣告结束了。
吴元济败死，李师道恐惧，初欲献地归顺朝廷，并以长子入侍为质，后来举兵叛唐。宪宗调遣宣武、魏博、义成、武宁、横海诸镇前往讨伐，在大兵压境的情况下，李师道内部矛盾激化，其都知兵马使刘悟杀死李师道，淄、青、江州地为朝廷平定。宣武节度使韩弘入朝，并两次贡献大量绢帛、金银、马匹，要求留在京师。李纯以韩弘守司徒，兼中书令，另以吏部尚书张弘靖充宣武节度使。魏博节度使田弘正讨伐李师道有功，李纯以其兼侍中，为了向宪宗李纯表示忠心，使其兄弟子侄皆到朝廷做官。以上情况，都说明宪宗在削弱藩镇势力，加强朝廷集权方面是有显著成绩的。
李纯继位后刚明果断，能用忠谋，力图削平藩镇割据。在位初期，任用杜黄裳、裴度、李绛相继为相，平定了四川节度使刘辟、镇海节度使李琦，招降了河北三镇，消灭了淮西节度使吴元济、淄青节度使李师道，并且使藩镇相继降服，归顺朝廷。但是，在和藩镇的战争中，李纯重用宦官，竟任命心腹宦官吐突承璀为左右神策将军、兼河中、河阳、浙西、宣歙等道行营兵马使和招讨处置使等要职，作为统帅带兵出征，使宦官势力增大。有的大臣劝说李纯要防止宦官权力过大，他却回答说：“吐突承璀只不过是一个家奴，不管给他多大的权力，我要除掉他，还不是如同拔掉一根毛那样轻而易举。”
李纯在取得了一些成就以后，就自以为立下了不朽之功，渐渐骄侈，任用奸臣皇甫镈而罢免贤相裴度，政治日见衰败。信仙好佛，想求长生不老之药，下诏征求方士。皇甫博向他推荐了一个名叫柳泌的山人，配制长生药，派遣宦官使至凤翔迎接佛骨。刑部侍郎韩愈上疏，恳切诤谏，李纯勃然大怒，准备对韩愈处极刑。裴度等奏言韩愈忠直，李纯才将韩愈贬为潮州刺史。李纯开始服用长生药，性情变得暴躁易怒，经常斥责或诛杀左右宦官，宦官集团又分为两派，吐突承璀一派策划立李恽为太子，梁守谦、王守澄一派拥护李恒为太子。
唐宪宗晚年遇到了太子的问题，郭妃是郭子仪的孙女，不论后宫还是朝堂，都形成了强大的势力，其子李恒不即位是不行的，唐宪宗不想被牵制，也不喜欢这个儿子。宪宗暴崩，郭妃集团主导了一切，李恒登基。纵观唐宪宗元和一朝，掌权的宦官全是宪宗的心腹，全是唐宪宗提拔上来的，宪宗的信任和威信是自己的绝对保障。唐宪宗一死，元和朝的宦官，除了依附太子李恒的以外都尽数被诛灭。
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