Trong nội bộ triều Đường, Thái tử Lý Kiến Thành và Tần vương Lý Thế Dân tiến hành tranh giành quyền lực gay gắt. Từ khi được lập làm Thái tử, Lý Kiến Thành thường xuyên ở lại kinh thành học tập và xử lý chính sự trong khi Lý Thế Dân dẫn quân đánh đông dẹp bắc, lập nhiều công trạng lẫy lừng. Các mưu sĩ của Lý Thế Dân liên tiếp khuyên ông gây dựng thế lực riêng, mưu đồ đoạt vị. Lý Kiến Thành cũng cảm thấy Lý Thế Dân đang đe dọa đến ngôi Thái tử của mình, nên tìm mọi cách để triệt hạ thế lực của Lý Thế Dân. Tuy nhiên trong cuộc chiến tranh đoạt ngôi vị, Lý Kiến Thành vẫn có lợi thế hơn hẳn Lý Thế Dân do có chính danh là trưởng tử và trong quá trình xử lý chính sự đã bộc lộ tài năng chính trị xuất sắc, được nhiều đại thần trong triều đình lẫn các phi tần của Đường Cao Tổ ủng hộ, nên trước những công lao lớn của Lý Thế Dân, Đường Cao Tổ vẫn không hề tỏ ý muốn thay thái tử. Còn Tề vương Lý Nguyên Cát thì ủng hộ Lý Kiến Thành trong cuộc ganh đua này, và thường khích Lý Kiến Thành có hành động dứt khoát để tiêu diệt Lý Thế Dân nhưng không được chấp thuận.

Vào mùa đông năm 622, Lưu Hắc Thát khởi binh ở Hà Bắc, thắng nhiều trận lớn, đe dọa đến an nguy triều Đường. Theo đề xuất của Vương Khuê và Ngụy Trưng, Lý Kiến Thành đã tình nguyện dẫn quân xung trận nhằm lập thêm công trạng. Đường Cao Tổ chấp thuận, sai Lý Nguyên Cát đi theo hoàng huynh. Khoảng tết năm 623, quân Đường đã tiêu diệt Lưu Hắc Thát, Từ Viên Lãng cũng bị giết trong lúc chạy trốn. Sau khi Sở Đế Lâm Sĩ Hoằng qua đời, và cuộc nổi dậy của Phụ Công Thạch bị đánh bại, Trung Hoa về cơ bản đã thống nhất, chỉ còn Lương Đế Lương Sư Đô được Đông Đột Quyết hỗ trợ.

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 Thái tử là Khả Đạt Chí (可達志). Mùa hè năm đó, Đường Cao Tổ giao việc triều chính lại cho Lý Kiến Thành xử lý, còn mình 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 đến Nhân Trí cung, Đường Cao Tổ bèn hạ lệnh giam giữ Thái tử. 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 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 đã thay đổi ý định, thả Lý Kiến Thành và cho phép Kiến Thành trở về Trường An, vẫn giữ tước vị Thái tử. Đường Cao Tổ cho rằng nguyên nhân phát sinh sự kiện Dương Văn Can là do Lý Kiến Thành và Lý Thế Dân đã bị thuộc hạ xúi giục, sinh ra bất hòa nên Lý Kiến Thành mới tuyển binh để đối phó với Lý Thế Dân, ngược lại Lý Thế Dân cũng cho người tố cáo Lý Kiến Thành mưu phản nên đã lưu đày cả 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.

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 dời 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. Đến khi Lý Thế Dân bị ngộ độc nặng 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.

Năm 626, Lý Kiến Thành đã thuyết phục được Đường Cao Tổ loại bỏ các thuộc hạ của Lý Thế Dân là Phòng Huyền Linh, Đỗ Như Hối, Uất Trì Kính Đức và Trình Tri Tiết. Đến mùa hè cùng năm, Đông Đột Quyết lại tiến công Đường, và theo đề xuất của Lý Kiến Thành, Đường Cao Tổ đã quyết định để Lý Nguyên Cát suất quân đi kháng cự thay thế Lý Thế Dân. Biết mình đã thất thế, Lý Thế Dân đã phái Uất Trì Kính Đức bí mật đưa Phòng Huyền Linh và Đỗ Như Hối về phủ của mình, và vào một đêm, họ đã dâng tấu cáo buộc Lý Kiến Thành và Lý Nguyên Cát thông gian với các phi tần của Đường Cao Tổ. Đáp lại, Đường Cao Tổ đã hạ chiếu triệu Lý Kiến Thành và Lý Nguyên Cát vào triều sáng hôm sau, ngoài ra cũng triệu các lão thần Bùi Tịch, Tiêu Vũ và Trần Thúc Đạt đến để tra xét cáo buộc của Lý Thế Dân. Biết Lý Kiến Thành và Lý Nguyên Cát sẽ đi qua Huyền Vũ môn (玄武門) ở phía bắc hoàng cung, Lý Thế Dân đã cho phục kích giết chết cả hai người. Quân của Lý Thế Dân tiến vào cung, Đường Cao Tổ đứng trước tình thế này đã buộc phải lập Lý Thế Dân làm thái tử, hai tháng sau thì nhường ngôi, trở thành Thái thượng hoàng.