李隆基出任潞州别驾，积极网罗人才，为以后发动政变做准备。不久，罢潞州别驾，返回京城，他广结禁军首领，暗地里结交各种有识之士，培养亲信党羽，等待发动政变的时机。
唐中宗李显被妻子韦皇后和女儿安乐公主合谋毒杀。然后，韦皇后便想学习婆婆武则天，做第二个女皇。她立李重茂为帝，自己则临朝称制，掌握实权。为了自己的私欲，韦后将原来发动政变恢复唐朝的功臣、宰相张柬之贬官驱逐，又效仿原来武则天的做法，让自己的兄长韦温掌握大权，对于自己女儿安乐公主的违法卖官鬻爵也不加制止，反而更加纵容。
这时，一直静观其变的李隆基和姑姑太平公主便抢先发动了兵变，率领御林军万余人攻占了皇宫，处死了韦后、安乐公主及其党羽，迫使李重茂退位，拥立父亲李旦复位。李旦即位后，按照嫡长子继承的制度，太子应该是李宪，而不是三子李隆基。李隆基在兄弟排行中是第三，所以小名叫三郎，李旦的长子是宋王李成器，后来改名为李宪。但李隆基作为政变的主谋，功劳是其他人无法相比的。当时，诸王和大臣们说：“李隆基有社稷大功，应该立为储君。”李宪的性格很像他的父亲，对权位没有那么渴求，他认为父亲得天下都是弟弟李隆基的功劳，便坚决让出了太子的位子，而且一直小心谨慎，没有可指责的过失，李隆基对哥哥既敬重又感激。于是李旦就立李隆基为太子。后来李宪死后，李隆基对群臣说：“我的天下是哥哥让给我的，一般的谥号不足以说明我对哥哥的感激之情。”于是给李宪加谥号为“让皇帝”。