李渊攻取长安之战，是李渊起兵继霍邑之战后又一关键战役。长安之战展示了隋朝末年地主阶级内部的争权夺利的局面，太原世家大族李渊集团起兵反隋，表明其对隋朝统治者的失望，作为统治阶级内部一部分势力迫切要取而代之。同时，长安之战的成功使李渊顺利在长安（今陕西西安市）称帝，奠定了兴唐的基础。

隋朝末年，由于繁重的徭役和无休止的兵役，民不聊生，纷纷起而反抗，农民起义烽火遍布全国。大业十三年（617年）6月，李渊、李世民发动“晋阳事变”，处死隋朝守将；此后，李渊集团公开起兵；同年11月，李渊领兵20余万攻打长安，京城长安被攻克。在攻取长安的过程中，李渊父子巧妙运用战术，“立于不败之地，而不失敌之败也”，如与关东李密联合，拖住隋军无暇西顾，入关后立即屯兵潼关，阻住了隋朝援军。

隋朝末年，由于军阀割据四方，民不聊生，纷纷起而反抗，农民战争遍布全国。在反隋斗争中，各地起义军逐渐汇集成翟让、李密领导的瓦岗军，窦建德领导的河北起义军和杜伏威领导的江淮起义军。三大反隋主力转战中原、河北省和江淮平原，极大地动摇了隋朝统治基础，造成了隋王朝总体崩溃形势。在这种形势下，统治阶级内部逐渐形成策划起兵的新动向，分崩离析，各自寻谋出路。隋炀帝大业九年（613年），右仆射杨素之子礼部待郎杨玄感公开起兵反隋，揭开了统治集团公开分裂的序幕。

李渊派李世民、刘文静、长孙顺德、刘弘基等人到各地募兵，招集到一万余人。太原市副留守王威和高君雅看到李渊招兵买马，准备告发，先杀李渊。李渊、李世民则先发制人，在晋阳宫杀死王威、高君雅，史称“晋阳事变”。晋阳事变是李渊集团公开起兵的开始，然后北联突厥贵族势力，依靠关陇、河东地主集团的力量，宣称尊炀帝为太上皇，拥立镇守长安的代王杨侑为帝，传檄郡县，起兵晋阳。 

七月，李渊命李元吉留守太原，亲自率军3万，在西突厥兵协助下，向长安进发。

大业十一年（615年），隋炀帝任命唐国公李渊为山西省宣慰大使，留守太原市，赴山西镇压农民起义。李渊升任太原留守以后，一些山东省世族子弟为逃避征辽东兵争，纷纷投靠李渊，河东地方官吏中一些人看到隋朝大势已去，也和隋朝统治者同床异梦，这些人不断向李渊劝进起兵，建立新王朝。据说李渊次子李世民是太原起兵的主要策划者，晋阳县令刘文静向李世民分析当时的形势说：“现在炀帝远在江淮，李密围攻洛阳市，各地起义军不下数万，在这种形势下如果有人起来倡呼，取天下易如反掌。太原有许多豪杰，可以集兵10万，加你所带的数万军队，乘虚进入渭河平原，号令天下，就可以成就帝业。”

于是李世民秘密做起兵准备。李渊与突厥作战失败，隋炀帝准备把他召到扬州市（今江苏扬州市）治罪，李世民乘机劝说李渊起兵：“现在隋炀帝无道，百姓困穷，太原市城外已是四战之地，如果你只知道效忠隋朝，那么既有不能平定农民起义之忧，又有被隋炀帝治罪之惧，恐怕要祸及自身了。不如顺民心，兴义兵，就能够转祸为福。”裴寂、许世绪、武士彟等纷纷劝李渊起兵，李渊终于下定了反隋的决心。大业十三年（617年）六月，李渊命刘文静假造隋炀帝诏书，伪称要征发太原、西河（今山西汾阳县）、雁门（今代县北）等地20至50岁男子，集合到涿郡（今河北涿州市），东征高丽，搞得人心慌恐，更加剧了反抗隋朝的情绪。

接着，李渊派李世民、刘文静、长孙顺德、刘弘基等人到各地募兵，招集到1万余人。太原市副留守王威和高君雅看到李渊招兵买马，准备告发，先杀李渊。李渊、李世民则先发制人，伪称王威、高君雅引突厥兵入寇，在晋阳宫杀死这二人，史称“晋阳事变”。

晋阳宫事变，是李渊集团公开起兵的开始，然后北联突厥贵族势力，依靠关陇、河东地主集团的力量，宣称尊隋炀帝为太上皇，拥立镇守长安的代王杨侑为帝，传檄郡县，起兵晋阳。

西河郡隋将得知李渊起兵的消息，婴城拒守。李渊派李建成、李世民率兵攻打西河，并派太原市令温大有参谋军事。西河郡兵微将寡，郡丞高德儒闭门守城。李世民身先士卒，与士兵同甘共苦，军队秋毫无犯，士民非常高兴。李建成仅仅用了9天时间便攻下西河，杀死高德儒。李渊命令开仓赈饥，招募士兵，把军队分为三军，李渊为大将军，李建成封陇西公、左领军大都督，统领左三军，李世民封敦煌公、右领军大都督，统领右三军，将军府、都督府各置官属，统成了强有力的军事机构，力量更加壮大。

七月，李渊命李元吉留守太原，亲自率军3万，在西突厥兵协助下，向长安进发。长安代王杨派虎牙郎将宋老生、骁卫大将军屈突通抵御李渊。李渊南下逼进霍邑（今山西霍县），正赶上连雨，军队缺乏粮食，李渊、裴寂准备返回太原市，李世民哭谏，他说：“现在正是收获季节，田野到处都是菽谷，何必担心粮食不够？如果遇到抵抗就班师撤兵，恐怕将士解体，大势已去。”李建成支持李世民的主张，也反对退回太原，李渊才同意与隋军在霍邑交战。战斗开始之前，李渊、李建成在城东列阵，李世民在城南列阵，太原兵初战不利，李世民从城南率骑兵直冲隋将宋老生阵，从背后夹击隋军。李渊与李世民合击，隋军腹背受敌，遭到惨败，宋老生被杀，霍邑被攻克。随后李渊相继攻克临汾郡和郡（今山西新绛县），进逼河津市（今山西河津县西北），关中势力最大的一支武装孙华和冯（今大荔县）太守萧造投降李渊。

九月，李渊率兵围攻山西省（今永济市县），隋将屈突通固守，久攻不克。裴寂认为应不惜任何代价攻下河东，然后再进入渭河平原，李世民则认为兵贵神速，应该直捣关中。这两种意见都有道理，如果不消灭屈突通而直接入关，那么前面有长安隋军，后面有屈突通援兵，李渊会腹背受敌；如果老师疲兵围攻河东，关中隋军就有充分时间组织有效抵抗，会失去战机。李渊权衡两种意见，各取其长，分兵两路，留诸将围攻河东，牵制屈突通，自己率领李建成、李世民大军攻取长安。李渊率军迅速渡过黄河，派李建成扼守潼关县，阻挡关东隋军，李世民自渭北进入三辅，关中各支武装纷纷投降李渊，稳定了关中局势。

李渊军围长安后，并不急于攻城，而是严申军令：士兵不得擅自离营，不得入附近村落抢掠。同时派人至城下，向城中守将申诉尊隋之意，即希望长安守军能弃暗投明，以免因用兵而双方遭受伤亡，但对李渊的好意，守城军置若罔闻。不得已，李渊命诸军攻城。并与部下相约“毋得犯七庙及赵代王嘉、宗室，违者夷三族！” 

十一月，李渊汇合李建成、李世民、刘弘基之兵20余万攻打长安，下令军中，不许侵犯隋朝七庙和代王宗室，违令者夷其三族，遂命诸军攻城，军头雷永吉率先登上城头，京城长安被攻克。李渊在长安迎立代王杨侑为傀儡皇帝，自任使持节、大都督内外诸军事、尚书令、丞相，加封朱聿鐭，与民约法12条，得到了关中地主阶级的支持和拥护。次年五月，李渊篡隋，自立为帝，建立唐朝。

李渊从太原起兵到攻克长安，只有短短的5个月时间。原因何在呢？总的形势是隋末农民战争打垮了隋朝统治，牵制了隋军大量兵力，使隋朝统治集团无力西顾，关中空虚，不能和新兴的李渊集团抗衡，这是总的战略形势决定的。在攻取长安的过程中，李渊父子运用战术巧妙，如与关东李密联合，拖住隋军无暇西顾，入关后立即屯兵潼关，阻住了隋朝援军。具体战术运用方面当机立断，不失时机，如在攻打河东与进军长安时双管齐下，收效显著。事实证明，这种布署是成功的，长安失陷以后，屈突通看到隋朝大势已去，开城投降了李渊。李渊进军途中秋毫无犯，得到了渭河平原地主阶级支持，减少了阻力，因而能够迅速攻占长安，奠定了兴唐基础。

占领长安后的次年五月，李渊篡隋，自立为帝，定国号为唐，隋朝灭亡。降杨侑为国公，闲居长安，次年五月去世。李渊就是唐高祖。改元武德，首都仍定在长安。而后，长子李建成被封为太子，次子李世民为秦王，三子李玄霸早夭，四子李元吉为齐王。唐朝建立后，李渊派李世民征讨四方，剿灭各方群雄（参见唐朝统一战争）。