李存勖灭掉梁国后，任命李嗣源为中书令，并派他北上防守契丹。后来，李存勖渐渐沉迷享乐，宠信伶人，不理政事，猜疑功臣。朝中政权被宦官和伶人把持，政局日渐黑暗。天成元年（926），郭崇韬和朱友谦等人被陷害，含冤而死。李嗣源因为战功赫赫，又手握重兵，也不可避免地受到李存勖的疑忌。后来，后唐的社会矛盾不断激化，各地蠢蠢欲动。效节指挥使赵在礼在魏地谋反，攻占了贝州城，随后又攻占了邺都。各地的叛军纷纷响应，情形一时难以控制。大臣们都请求派遣李嗣源为帅讨伐叛军，但是李存勖对他不放心，就是不答应。后来叛军一再攻克城池，后唐的大军又逗留在蜀地。李存勖迫不得已，只好派李嗣源出兵讨伐叛军。李嗣源接到命令后便率兵赶到魏地，就在当天晚上，唐军发生了兵变。一个军士率众作乱，杀了都将，又带着乱军把李嗣源拥入城中，请他在河北称帝。李嗣源便顺势加入叛军，成为叛军首领。

李嗣源率领大军进入了洛阳，宰相豆卢革立即率领百官请求他称帝。

这年的四月一日，宫中发生兵变，唐庄宗李存勖被乱军杀死。第二天，李嗣源得知这个消息后又惊又喜，呆呆地立在原地。当天，他率领大军进入洛阳，宰相豆卢革立即率领百官请求李嗣源称帝。此时，李嗣源表示自己无心反叛，更不是想称帝，这次带兵回京只是想稳住京城的混乱局面，等到安葬好李存勖，迎立太子登基之后就继续北上防御契丹。接着，他命人收敛了李存勖的尸体，又派兵驻守在城中，禁止乱兵烧杀抢掠，总算把洛阳的混乱局势稳住了。朝中的百官见李嗣源不肯称帝，便又敦请他监国。就在群臣第三次上表请他监国的时候，李嗣源将此事答应了下来。第二天，他就住进了兴圣宫，并接受百官朝贺，实际上也和皇帝没有什么区别了。(www.daowen.com)

紧接着，李嗣源采取了一些称帝前的准备措施。首先，他任命安重诲为枢密使，将中央的军政大权牢牢控制在自己手中。其次，他又派人去全国各地搜罗逃走的诸王，抓到之后便直接杀死，为他称帝扫除障碍。最后，也是最重要的一件事，那就是处理魏王李继岌。李继岌手中还掌握着一支实力不凡的伐蜀大军呢！他先派石敬瑭任陕州留后，扼住李继岌回京的通道，接着又派养子李从珂守住河中，使他无法逃回晋阳，又派人招抚西川节度使孟知祥，封锁汉中，使其无法回川。李继岌只是一个半大的孩子，根本无法和李嗣源这种身经百战的大将相抗衡。没过多久，他便被随从杀死了，那支伐蜀大军也被副使任圜带回了洛阳。就这样，李嗣源称帝的最后一道阻力被消除了。

同光四年（926）四月二十六日，年过花甲的李嗣源正式登上帝位，成为后唐历史上的第二位君主。李嗣源即位后宣布大赦天下，改年号为天成。