唐武德九年(626)六月初四清晨，唐高祖李淵的次子秦王李世民率長孫無忌、尉遲敬德、侯君集、張公謹等人在玄武門設下伏兵。
隨後，李淵的長子太子李建成和四子齊王李元吉從玄武門進宮麵見父皇。他們走到臨湖殿，發現殿邊有馬影閃動，心知不妙，立即拉轉馬頭，準備奔回東宮。李 世民拍馬追上，高呼：“大哥！”李元吉舉弓射擊李世民，因過度緊張，三次都無法把弓拉滿，箭在中途落下。李世民瞄準李建成，一箭射死。
尉遲敬德率騎兵70人隨後趕到，左右射擊李元吉，李元吉從馬上栽下。李世民的坐騎受到驚嚇，失去控製，往樹林狂奔，途中李世民被樹枝鉤住腰帶摔倒在 地，無法爬起。李元吉見狀，上來奪下李世民手中的弓，一下子扼住了李世民的脖子，千鈞一發之際，尉遲敬德飛馬而來，厲聲大喝住手。李元吉徒步逃命，打算逃 往武德殿，尉遲敬德一路追擊，最後將李元吉射死。
玄武門的事情很快傳到東宮、齊王府，東宮翊衛車騎將軍馮立聽到李建成死亡的消息，歎息著說：“他活著的時候，接受他的恩惠，他死之後，怎麼可以逃避他 的災難！”遂跟東宮副護軍薛萬徹、屈咥、直府左車騎謝叔方，率東宮、齊王府精銳部隊2000人，衝向玄武門。
秦王府將領張公謹神力驚人，獨力將宮門關上，謝叔方軍不能進入。
當時駐紮在玄武門的兵將大多持觀望態度，兩不相助。雲麾將軍敬君弘統禦宮廷禁軍駐守玄武門，挺身迎戰太子軍。他的親信勸說：“事情到底如何，還不能預 測，應該觀察變化，等到大軍集結，列陣再出，也不算晚。”敬君弘不接受，與內府中郎將呂世衡，嘶喊攻擊，全都戰死。
玄武門的秦王軍跟太子軍等鏖戰很久，薛萬徹呼叫喧嘩，聲稱要攻擊秦王府，此時秦王府兵力大部分集中在玄武門，府中隻剩幾個文官留守，所以秦王軍大為恐懼，眼看一時三刻間就會被攻破。
正巧，尉遲敬德提著李建成、李元吉的首級趕到，東宮、齊王府的人見首腦已死，登時軍心渙散，頓作鳥獸散。薛萬徹見無法約束手下，率騎兵數十人離開長 安，逃往終南山。馮立斬了敬君弘，對他的部眾說：“多少可以回報太子。”也解散了手下軍隊，落荒而逃。
高祖李淵對玄武門發生的事竟渾然不知，還很盡興地在宮中“泛舟於海地（皇宮人工湖）”。李世民派尉遲敬德全身披掛，手持長矛直入宮中麵見李淵。李淵大 為震驚，問道：“今天作亂的是誰？你來這裏做什麼？”尉遲敬德回答說：“太子和齊王叛變，秦王出動軍隊，把二人誅殺，恐怕驚動陛下，派我前來保駕。”
李淵對裴寂等說：“想不到今天發生這種事，應該怎麼辦？”蕭瑀、陳叔達說：“建成、元吉並沒有參與當初的起義行動，對於帝國的建立也沒有功勞，他們嫉 妒秦王功高望重，共同設下奸謀。如今秦王既已出兵把他們撲滅，功蓋過世，百姓都歸心於他，陛下如果封他為太子，把朝廷交付給他，就再不會發生其他事端 了。”
李淵見事已至此，隻得說：“你們說得對，這也正是我的心願。”當時宮廷禁衛軍及秦王府軍，與太**及齊王府軍仍在鏖戰，尉遲敬德請求李淵下令阻止，並命各軍都受秦王指揮，李淵聽從。
天策府司馬宇文士及，從東上閣門出宮，宣布李淵指令，戰鬥終於平息。李淵又命黃門侍郎裴矩前往東宮，向各將士解釋疏導，遣散了他們。
李淵召見李世民，撫摸著他的頭發，安慰他說：“這些日子，我幾乎犯了‘投梭’錯誤（注：此典故出自曾參。有人傳曾參殺人，曾參的母親相信）。”李世民跪在那裏，把臉龐貼在父親胸前，哭號不已。
三天後，李世民被立為皇太子，詔日：“自今軍國庶事，無大小悉委太子處決，然後聞奏。”兩個月後，詔傳位於太子。太子固辭，不許。李淵退位，自為太上皇，李世民即皇帝位於東宮顯德殿，赦天下。
以上是史書《資治通鑒》記錄的曆史上有名的“玄武門之變”的詳細經過，事變的結果以李世民僥幸取勝而結束。
事實上，唐代政變中有三次“玄武門之變”，隻因李世民發動的這一次最為著名，所以一般提到“玄武門之變”，若不特別說明，均指李世民發動的這一次。