Vũ Đế thường phái Vũ Văn Uân đi vi hành các châu, và đến khi hoàng đế đích thân đến các châu hay lãnh đạo các chiến dịch quân sự, ông ta để Vũ Văn Uân trấn thủ kinh thành Trường An.

Năm 573, Vũ Văn Uân kết hôn với Dương Lệ Hoa, bà là con gái của tướng- Tùy quốc công Dương Kiên. Dương Lệ Hoa trở thành thái tử phi.

Vào khoảng thời gian này, Vũ Đế chú ý thấy rằng hầu hết những trợ thủ của Vũ Văn Uân thuộc hàng tiểu nhân. Theo đề xuất của Đông cung tả cung chính là Vũ Văn Hiếu Bá (宇文孝伯), Vũ Đế lập Uất Trì Vận (尉遲運)- cháu trai của tướng Uất Trì Huýnh, làm hữu cung chính. Vũ Đế cũng chọn một số người mà ông đánh giá cao để phục vực trong các vị trí khác nhau nhằm hỗ trợ thái tử, song Vũ Văn Uân đã bực bội trước các thay đổi nhân sự này.

Năm 574, khi mẹ của Vũ Đế là Sất Nô thái hậu qua đời, Vũ Đế đã tuân theo thời gian để tang cho bà, và trong lúc đó, Vũ Văn Uân đóng vai trò là nhiếp chính.

Vào mùa xuân năm 576, Vũ Đế phái Vũ Văn Uân tham gia một chiến dịch chống lại Thổ Dục Hồn với vị thế là chỉ huy quân sự trên danh nghĩa, quyền chỉ huy thực tế nằm trong tay Vũ Văn Hiếu Bá và Vương Quỹ (王軌). Vào mùa xuân năm 576, quân Bắc Chu hoàn thành chiến dịch chống Thổ Dục Hồn sau khi vươn đến kinh thành Phục Sĩ (伏俟, nay thuộc Hải Tây, Thanh Hải) của nước này. Khi về đến Trường An, Vương Quỹ đã thông báo cho Vũ Đế rằng Vũ Văn Uân cùng Trịnh Dịch (鄭譯) và Vương Đoan (王端) đã cùng nhau phạm phải nhiều hành vi vô đạo. Trong cơn giận dữ, Vũ Đế đã đánh Vũ Văn Uấn và Trịnh Dịch bằng một cái gậy và bãi chức của Trịnh Dịch. Tuy nhiên, ngay sau đó Vũ Văn Uấn đã phục chức cho Trịnh Dịch.

Các sử gia cũng lưu ý rằng Vũ Đế rất nghiêm khắc với thái tử, không đối đãi dễ dàng hơn so với các quan lại khác. Khi Vũ Đế nghe được chuyện Vũ Văn Thái thích uống rượu, ông ta đã ra chỉ cấm mang bất cứ loại rượu cồn nào vào Đông cung, và bất kỳ khi nào Thái tử phạm lỗi, Vũ Đế sẽ quất roi hoặc đánh gậy Thái tử, cảnh báo rằng: "Ngươi không biết đã có bao nhiêu thái tử bị phế truất trong lịch sử sao? Những hoàng nhi khác của Quả nhân không xứng đáng làm thái tử sao?". Ông cũng lệnh cho các quan lại ở Đông cung phải giám sát Thái tử chặt chẽ và báo lại về các hành động của Thái tử. Phản ứng lại, Vũ Văn Uân đã nén các hành vi của mình và giả bộ đã học được một bài học. Tuy nhiên, Vương Quỹ đã nhiều lần đề xuất rằng Vũ Đế hãy tìm một người kế thừa tốt hơn, song Vũ Đế đã từ chối, lý do là vì Vũ Đế nghĩ thứ tử- Hán vương Vũ Văn Tán (宇文贊) thậm chí còn không tài giỏi bằng Vũ Văn Uân, và các hoàng nhi khác thì còn quá nhỏ tuổi.

Năm 577, Vũ Đế tiêu diệt kình địch Bắc Tề, thôn tính lãnh thổ của nước này. Vào mùa hè năm 578, Vũ Đế đột ngột lâm bệnh trong khi đang chuẩn bị tiến hành một chiến dịch chống Đột Quyết. Vũ Đế đã qua đời sau khi giao phó các công việc quan trọng cho Vũ Văn Hiếu Bá. Vũ Văn Uân lên ngôi, tức Tuyên Đế.