大业十三年（617），李渊被任命为太原留守，王威、高君雅担任他的副手。当时农民起义四起，隋炀帝却在江都巡游，与各地都断绝了消息。李世民与晋阳令刘文静劝李渊举兵反叛。不久，马邑（今山西朔县）校尉刘武周割据汾阳宫，举兵造反，李世民和王威、高君雅集结军队，要讨伐他。李渊于是命令李世民和刘文静以及门客长孙顺德、刘弘基招募士兵，十天内就召集了上万士兵。李渊又暗中派使者将儿子李建成和李元吉从河东召回。
王威和高君雅见大军集结，担心李渊谋反，就借口天旱，请求李渊到晋祠祈雨，准备寻机杀掉李渊。有人将阴谋告诉了李渊，李渊便暗中做好了防备。
五月，李渊和王威、高君雅在处理政事，李世民在外面暗中布置了兵力，并派遣开阳府司马刘政会控告王威等人谋反，将他们斩首示众，然后举兵反隋。不久，李渊派遣刘文静出使突厥，请求突厥响应和支援。
六月，李渊设置了大将军府，并任命百官。
七月，李渊想要率兵向西夺取关中之地。他命三子李元吉留守太原，自己率领三万大军进军灵石县。隋朝守将宋老生屯兵霍邑，挡住了李渊南下的通路。当时天公不作美，连降十多天大雨，军粮也迟迟送不上来。李渊很着急，打算撤军，等待更好的时机。李世民上前劝父亲说：“现在已举义兵，就如箭在弦上，只能前进，不能后退。如果遇到这么一点挫折就打退堂鼓，士气肯定因此受挫，大事难成。”李渊恍然大悟，便打消了撤军的念头。(www.xing528.com)
有个白衣老者来到军营，说：“我是霍山之神派来拜谒大唐皇帝的，想必你就是大唐皇帝吧！山神让我告诉你，到了八月初，雨就一定会停的，你率军从霍邑的东南方向走，到时我会帮助你的。”
李渊派遣刘文静出使突厥，请求支援。
李渊大喜，更加坚定了进军的决心。八月，李渊率军进攻霍邑，将宋老生杀死，平定了该地。九月，文武百官都劝请李渊担任太尉之职，并增设官员，李渊听从了百官的建议。不久，不少郡县向唐军投降。李渊的堂弟李神通等人也率兵与李世民会合，李渊的势力越来越强盛。
十月，李渊抵达长安，兵力多达二十万。长安守军见了这阵势，吓得溃散、投降，长安很快就被攻了下来。李渊入城以后，约法十二条，废除苛政，善待民众，杀奸臣、平民愤。这之后，文武百官便请李渊登基。李渊推辞了。李渊十分明白，现在只是关中略定，离统一全国的目标还差得远呢，现在登基称帝，只能把自己推向孤立，天下各路诸侯不会听命。于是，李渊决定学曹操，表面上打着“志在尊隋”的旗号，宣布拥立十三岁的代王杨侑（炀帝之孙）为天子，遥尊炀帝为太上皇，大赦天下。李渊被任命为大丞相，总理朝政，总管军事，并晋封为唐王。
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