Ли Юань родился в 566 году в уезде Лунси в семье Ли Биня сановника и полководца табгаческий династии Северная Чжоу. Его тётя, Дугу Цзялуо, была супругой Ян Цзянь — будущего основателя династии Суй. После воцарения Ян Цзяня Ли Юань некоторое время находился при дворе, а затем был назначен наместником в одной из отдалённых провинций. Император Ян Цзянь, мало благоволивший родственникам жены, предпочитал держать племянника вдали от центра.
При следующем правителе Суй, императоре Ян-ди (приходившемся Ли Юаню двоюродным братом по материнской линии), началось планомерное вовлечение Ли Юаня в военную службу, в 605 году он получил командование в кавалерии, в 613 году участвовал в походе против Когурё, проявив себя способным полководцем, а в 615–616 годах в подавлении крестьянских восстаний.
Перелом наступил после назначения Ли Юаня наместником Тайюаня (Шаньси) в 616-617 году. Здесь он отражал набеги Восточно-тюркского каганата и пытался локализовать мятежи, раздиравшие Империю Суй. Задачи оказались чрезмерно трудны, ведь войска каганата закрепились на китайской территории, а восставший сяовэй Лю Учжоу захватил север современной Шаньси и часть центральной Внутренней Монголии, провозгласив себя императором. Разгневанный Ян-ди в начале 617 года потребовал явки Ли Юаня ко двору для объяснений. В этой ситуации восемнадцатилетний Ли Шиминь убедил отца поднять восстание.
Штаб восстания составили старшие сыновья Ли Юаня - Ли Цзяньчэн, Ли Шиминь и Ли Юаньцзи, зять Чай Шао, начальник уезда Цзиньян Лю Вэньцзин и придворный администратор Пэй Цзи. Фактическим руководителем стал Ли Шиминь, предложивший политическую схему: добиться отречения Ян-ди в пользу несовершеннолетнего Ян Ю, а правление от его имени передать регенту Ли Юаню.
Первым шагом Ли Юань закрепил контроль над Тайюанем, казнив заместителя наместника Ван Вэя и полководца Гао Цзюнью, обвинённых им в сношениях с Восточно-тюркским каганатом. Затем сам заключил мир с каганом Шибир-ханом, уступив часть территорий, это обеспечило ему широту маневров.
В середине 617 года Ли Юань, оставив в Тайюане Ли Юаньцзи, выступил на Дасин во главе 30-тысячной армии. По дороге он получил послание от мятежного генерала Ли Ми, стремительно набиравшего силу и осаждавшего Лоян. Чтобы связать основные силы Ян-ди, Ли Юань письменно признал лидерство Ли Ми и заявил об отсутствии собственных притязаний, чем побудил того усилить давление на столицу Суй.
Продвигаясь к Дасину, Ли Юань хитростью взял город Хои, выманив войска генерала Сун Лаошэна из крепости и разгромил его в засаде. После победы он одинаково наградил всех отличившихся без различия в их происхождении, он также запретил убивать пленных и горожан, освободил пленников, а пришедшим издалека выдал средства на дорогу. Такая политика быстро принесла плоды: императорские воины и чиновники массово переходили на его сторону. Вскоре был занят весь Гуаньчжун в долине Вэйхэ и армия Ли Юаня приблизилась к Дасину.
В октябре 617 года город был осаждён и вскоре пал. Демонстрируя лояльность династии Суй, Ли Юань возвёл на престол двенадцатилетнего Ян Ю (впоследствии императора Гун-ди), а Ян-ди, находившемуся в Цзянду, пожаловали титул тайшан-хуан («великий и высочайший властитель»). Ян Ю даровал Ли Юаню титул Тан-ван (князя Тан) и пост чэнсяна фактически передав ему управление страной.
К весне 618 года кризис суйской власти стал необратимым. В марте заговорщики во главе с генералом Юйвэнь Хуацзи задушили Ян-ди; Юйвэнь провозгласил императором племянника Ян Хао и сам занял пост чэнсяна. В Лояне возвели на престол Ян Дуна, в Увэе власть захватил Ли Цзин, в Цзиньчэне обосновался самопровозглашённый император Сюэ Цзюй; в южных землях тоже множились претенденты. Сильнейшим из них оставался Ли Ми.
В этой обстановке Ли Юань формально принял «настойчивые просьбы» Ян Ю отречься в его пользу и 18 июня 618 года был провозглашён императором и основал династию Тан. Столицей стал Дасин, вскоре переименованный в Чанъань.
Закрепившись на троне, Ли Юань подавил очаги сопротивления: взял Цзиньчэнь, где правил Сюэ Жэнго (сын умершего Сюэ Цзюя), и Увэй, где обосновался Ли Цзин. Ли Ми, признав поражение, прибыл ко двору, был обласкан (император выдал за него двоюродную сестру и пожаловал должность), но в том же году был вероломно убит вместе со сподвижниками. За неполные три года власть танского двора распространилась на большинство земель бывшей империи Суй.
Экономика, измотанная политикой Ян-ди и гражданской войной, требовала немедленных мер. Ли Юань восстановил «систему равных полей» (цзюньтяньчжи): взрослый мужчина получал 70 му, женщина 30 му (1 му = 1/16 гектара); за надел взимался оброк зерном, шёлком или хлопком, а каждый трудоспособный мужчина отрабатывал 20 дней в год на общественных работах. Это снижало зависимость крестьян от крупных землевладельцев и стабилизировало сельскую экономику.
Было упорядочено денежное обращение: после смуты хождение множества низкокачественных монет, чеканенных претендентами, осложняло расчёты; надзор за рынками усилили, а начальников рынков по империи император назначал лично.
В сфере кадров Ли Юань восстановил и централизовал систему государственных экзаменов (кэцзюй), открыв дорогу в бюрократию талантам незнатного происхождения. В 624 году вступила в силу первая редакция Танского кодекса — кодификации, объединившей конфуцианские и легистские принципы и ставшей образцом для последующих правовых сводов.
Главной угрозой оставались восточные тюрки. Для обороны на восточной границе возводились крепости; однако подавляющее решение пришло позже в 626 году, уже в финале борьбы за престолонаследие.
Назначив наследником старшего сына Ли Цзяньчэна, Гао-цзу тем самым отстранил популярного полководца и государственного деятеля Ли Шиминя. Напряжение вылилось в гражданскую войну. 2 июля 626 года Ли Шиминь убил Ли Цзяньчэна и Ли Юаньцзи. 5 июля Гао-цзу у которого больше не осталось сыновей кроме Ли Шиминя объявил его наследником и через несколько недель отрёкся от трона в пользу сына. Так началось правление императора Тай-цзуна.
Получив титул тайшан-хуан, Ли Юань ещё два года жил во дворце Тайцзи без существенных изменений в распорядке. В 629 году он переехал в более скромную резиденцию. Летом он отказывался выезжать во дворец Цзюйчэн, где умер Вэнь-ди, поэтому Ли Шиминь начал строить для него новый летний комплекс Дамин. Ли Юань умер в середине 635 года, не дождавшись завершения строительства.
