Trong khi đó, giữa Lý Kiến Thành và Lý Thế Dân diễn ra cạnh tranh quyền lực khốc liệt. Lý Thế Dân được phong tước Tần vương, có công đánh bại các đối thủ lớn như Tiết Nhân Cảo, Vương Thế Sung, và Đậu Kiến Đức trong công cuộc thống nhất Trung Hoa, có được uy thế to lớn trong quân đội. Lý Nguyên Cát được phong tước Tề vương, về phe với Lý Kiến Thành trong cuộc cạnh tranh này và thường thúc đẩy Lý Kiến Thành có hành động cứng rắn chống lại Lý Thế Dân. Bản thân Lý Kiến Thành cũng có ưu thế riêng: do ở ngôi Thái tử lâu ngày, tham gia khá sâu vào quốc sự lại hành động cẩn trọng, không phạm sai sót nên cũng chiếm được sự ủng hộ của hầu hết quan viên trong triều. Ngoài ra Lý Kiến Thành còn duy trì được mối quan hệ thân thiết với các phi tần của Đường Cao Tổ hơn hẳn Lý Thế Dân, góp phần tác động đến cảm tình của Đường Cao Tổ dành cho mình. Có thể nói lúc này nội bộ triều Đường đã chia làm hai phe phái: Phe ủng hộ Tần vương chủ yếu là các võ tướng nắm binh quyền trong quân đội và phe ủng hộ Thái tử chủ yếu là những văn thần nắm những chức vụ quan trọng trong triều đình.

Vào mùa đông năm 622, một tướng cũ của nước Hạ là Lưu Hắc Thát nổi dậy sau khi Đường Cao Tổ cho xử tử Đậu Kiến Đức. Khi Đường Cao Tổ phái Lý Thế Dân tiến quân đi đánh Lưu Hắc Thát. Lý Thế Dân thắng trận nhưng lại để ông ta trốn thoát được và cùng năm đó đã quay lại cùng với viện binh là quân Đông Đột Quyết, thế như chẻ tre, nhanh chóng đánh bại nhiều tướng lĩnh triều Đường và khôi phục lãnh thổ đã chiếm đóng khi trước. Lý Kiến Thành đã tình nguyện dẫn quân xung trận nhằm lập thêm công trạng theo đề xuất của Vương Khuê và Ngụy Trưng. Khoảng tết năm 623, quân của Lưu Hắc Thát sa lầy khi tiến công Ngụy Châu (魏州, nay thuộc Hàm Đan, Hà Bắc) của Đường. Lý Kiến Thành vừa dẫn binh tấn công, vừa dùng kế thả tù binh để chiêu an, khiến quân của Lưu Hắc Thát dao động, thừa cơ tiêu diệt toàn quân tại Quán Đào (館陶, nay cũng thuộc Hàm Đan). Lưu Hắc Thát bị Lưu Hoằng Cơ truy đuổi, phải chạy trốn sang Đông Đột Quyết, song bị Gia Cát Đức Uy (諸葛德威) bắt giữ, rồi bị giải đến chỗ Lý Kiến Thành, Lý Kiến Thành cho xử tử Lưu.

Năm 623, Đông Đột Quyết lại chia hai cánh quân xâm nhập vào lãnh thổ Đường, Đường Cao Tổ phái Lý Kiến Thành và Lý Thế Dân suất binh ngăn cản. Sau khi trở về, vào một dịp, Lý Nguyên Cát đã cố thuyết phục Lý Kiến Thành ám sát Lý Thế Dân khi Lý Thế Dân đến phủ của Lý Nguyên Cát, song Lý Kiến Thành không nỡ giết chết hoàng đệ nên đã yêu cầu Lý Nguyên Cát dừng lại.

Năm 624, Lý Kiến Thành trưng dụng một số tinh binh của tướng La Nghệ để bổ sung cho đội cận vệ của mình, một hành động trái với quy định của Đường Cao Tổ. Khi biết về sự việc, Đường Cao Tổ đã trách mắng Lý Nguyên Cát và cho lưu đày thuộc hạ của ông là Khả Đạt Chí (可達志).

Mùa hè năm đó, để củng cố quyền lực của thái tử, Đường Cao Tổ giao việc triều chính lại cho Lý Kiến Thành xử lý, còn mình dẫn theo Lý Thế Dân và Lý Nguyên Cát đi nghỉ ở Nhân Trí cung (仁智宮, nay thuộc Đồng Xuyên, Thiểm Tây). Lý Kiến Thành đã nhân lúc này lệnh cho tổng quản Khánh châu (慶州, nay thuộc Khánh Dương, Cam Túc) Dương Văn Can (楊文幹) mộ lính đưa đến Trường An. Lang tướng Nhĩ Chu Hoán (爾硃煥) và hiệu úy Kiều Công Sơn (橋公山) đã thượng tấu với Đường Cao Tổ rằng Lý Kiến Thành khuyến khích Dương Văn Can nổi dậy. Đường Cao Tổ biết tin liền nổi giận, cho triệu Lý Kiến Thành từ Trường An đến Nhân Trí cung. Lý Kiến Thành tuân mệnh, đem theo rất ít thủ vệ đến Nhân Trí cung thỉnh tội, Đường Cao Tổ bèn hạ lệnh giam giữ Thái tử và cho triệu Dương Văn Can đến đối chất. Nhưng Dương Văn Can biết tin này lại quyết định nổi dậy. Đường Cao Tổ phái Thế Dân suất binh đi đánh Dương Văn Can, hứa với Lý Thế Dân nếu thắng sẽ lập Thế Dân làm thái tử và giáng Lý Kiến Thành làm Thục vương, đưa đến đất Thục. Tuy nhiên đến khi Lý Thế Dân đem quân rời đi, Lý Nguyên Cát cùng các phi tần của Đường Cao Tổ và tể tướng Phong Đức Di (封德彝) đã nói giúp cho Lý Kiến Thành, Đường Cao Tổ cũng cảm thấy Lý Kiến Thành không có ý mưu phản, hành động trưng binh này chủ yếu để đối phó với Tần vương phủ nên đã thay đổi ý định, phóng thích Lý Kiến Thành và cho phép ông trở về Trường An, vẫn giữ tước vị Thái tử. Đường Cao Tổ cho rằng Lý Kiến Thành đã bị thuộc hạ xúi giục đối phó với Lý Thế Dân, và trong việc cáo án Thái tử mưu phản cũng có sự tham gia của Tần vương phủ nên đã quy tội gây bất hòa giữa các hoàng nhi cho thuộc hạ của Thái tử là trung doãn Vương Khuê, Tả vệ soái Vi Đĩnh (韋挺), lẫn thuộc hạ của Lý Thế Dân là Thiên sách phủ binh tào Đỗ Yêm, đưa họ đi lưu đày.

Cùng năm, trước các cuộc tiến công liên tục từ Đông Đột Quyết, Đường Cao Tổ đã suy tính nghiêm túc đến việc đốt bỏ Trường An và rời kinh đô đến Phàn Thành, Lý Kiến Thành, Lý Nguyên Cát và Bùi Tịch chấp thuận đề xuất này. Tuy nhiên, Lý Thế Dân đã phản đối, vì thế kế hoạch không được thực hiện. Trong khi đó, Lý Thế Dân phái tâm phúc của mình đến Lạc Dương để lập căn cứ ở đó. Đến khi Lý Thế Dân bị ngộ độc mà không chết sau một bữa tiệc ở Đông cung, Đường Cao Tổ đã tính đến việc phái Lý Thế Dân đến trấn thủ Lạc Dương để ngăn ngừa xung đột tiếp diễn. Tuy nhiên, Lý Kiến Thành và Lý Nguyên Cát sau khi đàm luận thì cho rằng điều này sẽ giúp Lý Thế Dân có cơ hội gây dựng căn cứ quyền lực riêng, vì thế đã phản đối, Đường Cao Tổ quyết định không thực hiện điều này.