開成五年(840年)正月初二，文宗密旨宦官樞密使劉弘逸與宰相李珏等奉太子監國。但神策軍護軍中尉仇士良和魚弘志貪圖擁立之功，以太子年幼多病難當重任爲由，提出重立皇太子。李珏據理力爭，奈何手握神策軍的仇士良、魚弘志矯詔將李炎立爲皇太弟。
當天夜間，仇士良便統兵從十六宅迎李炎赴大明宮少陽院，百官則在東宮思賢殿謁見李炎。同月四日(2月10日[18])，文宗駕崩，李炎在靈柩前即皇帝位，是爲唐武宗。十四日，受冊於正殿，時年二十七歲。李炎即位後，將已過世的生母韋氏追冊爲宣懿皇太后。其生日被定爲慶陽節。
會昌二年(842年)四月，羣臣上尊號曰“仁聖文武至神大孝皇帝”。
別看唐武宗是宦官所立的，但他對宦官非常反感，唐武宗即位後，首先對宦官集團下手。他任用李德裕爲宰相，解除宦官仇士良的兵權。與此同時，唐武宗還對宦官專權採取了一些裁抑的措施，打擊了宦官的囂張氣焰，“唐自肅宗以來，內豎之不得專政者，僅見於會昌”。
唐武宗在位期間，還對一些藩鎮進行討伐。會昌三年，在李德裕的支持下，唐武宗下詔討伐昭義鎮，並最終取得了勝利。戰爭結束後，各地藩鎮紛紛上書表示遵守朝廷的命令，極大的提高了朝廷的威望。在對外方面，唐武宗還擊潰回鶻的進犯，維護了邊境地區的安全。
