Cuối năm 643, Lý Trị đã 16 tuổi, Đường Thái Tông muốn tìm một gia đình quan lại có thế lực để hỏi cưới con gái họ cho ông, nhưng ông từ chối, Thái Tông bèn thôi. Một thời gian trước đó, khi ông còn chưa làm thái tử, Thái Tông chọn con gái của họ Vương ở Thái Nguyên, cháu chắt quan Thượng thư Tả phó xạ triều Bắc Ngụy Vương Tư Chính là Vương thị, nạp làm Tấn vương phi. Đến đây, Vương thị được phong Hoàng thái tử phi.

Lý Trị tuy là Hoàng thái tử, nhưng bản tánh nhu nhược yếu đuối, lại khiến Thái Tông không hài lòng. Thái Tông từng bàn với đại thần Trưởng Tôn Vô Kị về việc thay ngôi Thái tử cho con thứ ba là Ngô vương Lý Khác, Hoàng tử vốn được Thái Tông coi là tài giỏi giống mình, nhưng Trưởng Tôn Vô Kị lại dùng lời lẽ thuyết phục Thái Tông rằng Thái tử Lý Trị là người nhân ái trung hậu, có tướng quân vương. Cuối cùng, Thái Tông bỏ việc này.

Năm 645, Đường Thái Tông xuất quân tiến đánh Cao Câu Ly[6], để Lý Trị đến Định châu[7] và tạm thời chấp chính thay mình. Tuy nhiên chiến dịch thất bại sau một năm giao tranh, Thái Tông sức khỏe vốn suy nhược, lại lao lực rồi bị thương nên lâm bệnh, nổi nhọt khắp người. Khi Thái Tông về Tịnh Châu, Lý Trị đến thỉnh an ông, và dùng miệng hút mủ trong các vết thương của Thái Tông, nên Thái Tông mới có thể bớt bệnh.

Năm 647, Thái thú Tề Châu là Đoàn Chí Xung dâng sớ yêu cầu Đường Thái Tông thoái vị, nhường ngôi cho Thái tử Lý Trị. Ngay lập tức, Thái tử cùng Trưởng Tôn Vô Kị khi biết được tin này, rất sợ hãi, nhưng Thái Tông trấn an ông và không truy cứu Chí Xung[8]. Cùng năm đó, Lý Trị cho xây chùa Đại Từ Ân trong ngày mất của Trưởng Tôn hoàng hậu, chùa này hoàn thành năm 648.

Năm 649, Đường Thái Tông bị bệnh nặng, lại nghi ngờ lòng trung thành của đại thần Lý Thế Tích với triều đình sau khi mình mất, bèn giáng Thế Tích làm Đô Đốc Điệp châu[9]. Lý Trị không rõ nguyên do, hỏi lại Thái Tông. Thái Tông nói

Tài năng và trí tuệ của Thế Tích là hơn người, nhưng ngươi chưa hiểu được con người hắn đâu! Trẫm sợ khi trẫm trăm tuổi thì hắn không trung hiếu với ngươi nên mới đuổi đi. Nếu hắn không do dự mà đi, thì sau này người có thể đề bạt làm Bộc xạ, hoàn toàn tin tưởng. Nếu chần chừ không đi thì phải giết hắn ngay!.