Theo Đại Việt sử ký toàn thư, thời vua Lê Long Đĩnh còn tại vị, ở hương Diên Uẩn (châu Cổ Pháp) có cây gạo bị sét đánh, có chữ trên ấy. Vị sư Vạn Hạnh mới bảo Lý Công Uẩn rằng: Mới rồi tôi thấy chữ bùa sấm kỳ lạ, biết họ Lý cường thịnh, tất dấy lên cơ nghiệp. Nay xem trong thiên hạ người họ Lý rất nhiều, nhưng không ai bằng Thân vệ là người khoan thứ nhân từ được lòng dân, lại đang nắm binh giữ quyền trong tay, đứng đầu muôn dân chẳng phải Thân vệ thì còn ai đương nổi nữa. Tôi đã hơn 70 tuổi rồi, mong được thư thả hãy chết, để xem đức hóa của ông như thế nào, thực là cái may nghìn năm có một. Lý Công Uẩn sợ câu nói ấy tiết lộ, bảo người anh đem Vạn Hạnh giấu ở Tiêu Sơn.[7]

Cũng theo Toàn thư, có lần Lê Long Đĩnh ăn quả khế lại thấy hột mận, mới tin lời sấm ngữ, ngầm tìm người họ Lý giết đi, nhưng Lý Công Uẩn vẫn không bị hại. Lê Long Đĩnh chết năm 1009, vua nối còn bé. Lý Công Uẩn cùng với Hữu Điện tiền Chỉ huy sứ là Nguyễn Đê mỗi người được đem 500 quân tùy long vào làm túc vệ. Khi ấy Chi hậu là Đào Cam Mộc dò biết Công Uẩn có muốn nhận việc truyền ngôi, mới nhân lúc vắng nói khích với Lý Công Uẩn về việc tiếm ngôi. Công Uẩn trong lòng thích lời nói đó nhưng còn ngờ Cam Mộc có mưu khác, mới giả cách mắng. Cam Mộc thong thả bảo Công Uẩn rằng: Tôi thấy thiên thời nhân sự như thế, cho nên mới dám phát ngôn. Nay ông lại muốn cáo giác tôi thì tôi không phải là người sợ chết. Lý Công Uẩn nói: Tôi đâu nỡ cáo giác ông, chỉ sợ lời nói tiết lộ thì chết ráo, nên răn ông đó thôi. Hôm sau Đào Cam Mộc lại thuyết phục Lý Công Uẩn việc tiếm ngôi, Đào Cam Mộc bàn với Thái hậu phò lập Lý Công Uẩn lên làm vua[8].

Theo sách Đại Việt sử ký tiền biên, sử gia Ngô Thì Sĩ nêu nghi vấn cho rằng Lý Công Uẩn giết Lê Long Đĩnh để đoạt ngôi:[9]

Lý Công Uẩn lên ngôi hoàng đế tháng 11, ngày Quý Sửu, năm Kỷ Dậu[10] (tức 21 tháng 11 năm 1009), đặt niên hiệu là Thuận Thiên, nghĩa là "theo ý trời". Ông phong cha là Hiển Khánh vương, mẹ là Minh Đức Thái hậu, chú là Vũ Đạo vương, anh ruột là Vũ Uy vương, em ruột là Dực Thánh vương. Ông lập sáu hoàng hậu, con trưởng ông là Lý Phật Mã được phong Khai Thiên vương lập làm Thái tử. Các con trai khác của ông cũng được phong vương. Đồng thời, con gái lớn của ông là An Quốc công chúa Lý Thiềm Hoa được gả cho Đào Cam Mộc. Đào Cam Mộc cũng được phong Nghĩa Tín hầu, còn những người khác vẫn giữ chức cũ. Một người con gái khác là Lĩnh Nam công chúa là Lý Bảo Hòa được gả cho động chủ Giáp Thừa Quý.