自從臥病後，唐太宗覺得身體一天不如一天，他預感到在人世的曰子已經不多了。於是，他作了《帝範》十二篇（即《君體》、《建親》、《求賢》、《審官》、《納誅》、《去讒》、《誡盈》、《崇儉》、《賞罰》、《務農》、《閱武》、《崇文》），鄭重地賜給太子。他叮囑太子說：“修身立德，治理國家該注意的事情，已經全在裏麵了。我一旦不測，這就是我的遺言。除此之外，再沒有什麼可說的了。”太子接過《帝範》，悲不自勝，淚如雨下，說：“兒臣當朝夕捧讀，身體力行，永誌不忘。”唐太宗說：“你應當以古代的聖人們作為自己的老師，像我這樣的還不值得你效法。學習效法上等的人和事，充其量隻能有中等的收獲；如果向中等的人和事學習，那隻能滄為下等之輩了。你若隻學我，就連我也趕不上了。”
在身旁的大臣都說：“古今帝王，臣等也聽過不少了，但能超過陛下的，還未見到一個。”
聽了這些奉承話，唐太宗就說：“那是你們過譽了。我自從當帝王以來，做過很多不對的事，比如錦繡綢緞、珍寶珠玉不絕於前；宮室樓台屢有興建；四麵八方進貢珍禽異獸絡繹不絕；又經常外出巡遊，興師動眾，麻煩百姓。這些都是我的過失，你可千萬不要以為是對的而加以學習。”
太子問道：“陛下曾叫臣到各地視察，了解民間疾苦。所到之處，百姓都無不歌頌陛下寬仁愛民，怎麼還說有過失呢？”
唐太宗回答說：“我能從大處上救濟天下蒼生，給老百姓帶來不少好處，我拓展國家疆域，功蓋當世。因為我帶給百姓的利益多，對百姓造成的損害少，所以天下人不怨恨我；因為我功勞大錯誤小，所以王業得以不衰。但和盡善盡美的遠古君主相比，還差得遠哪。你沒有我的功勞，也不如我勤勉，卻繼承了我的基業，坐享江山。因此，你隻有努力好好幹，才能保國家平安。如果你驕傲懶惰、奢侈淫逸，那麼恐怕連你自己都保不住，更談不上國家會興盛了。況且，一個政權建立起來很慢很難，而要敗亡卻很容易。天子的地位，得到它很難而失掉它卻是很容易的。所以，一定得愛惜，一定得謹慎啊！”
太子李治含著淚，叩著頭說：“陛下的教兒臣定當銘刻在心，決不叫陛下失望。兒臣必將兢兢業業治理國家，為民謀福。”
唐太宗臥病在床前前後後有一年多的時間，雖經多方治療，仍不見好轉，而且日趨惡化。在這種情況下，唐太宗開始迷信方士的長生不老之藥。貞觀二十二年，唐朝大將王玄策大敗天竺帝國，俘虜了國王和著名方士那羅邇娑婆寐。方士欺騙王玄策，自稱已經二百歲了，懂得長生不老之術。王玄策便將方士引薦給唐太宗。唐太宗長壽心切，馬上派人四出采集奇藥異石，供方士煉丹之用。
貞觀二十三年（公元649年），唐太宗又得了痢疾。4月，病情加重。到5月的時候，丹藥煉出來了，唐太宗非常高興，認為自己這下有救了。可是，唐太宗服用丹藥之後，卻發生了藥物中毒，生命垂危。唐太宗彌留之際，他把長孫無忌和褚遂良叫進臥室，對他們說：“我現在把一切後事都交給你們了。我最不放心的就是太子李治，他太忠厚老實了，希望你們能夠盡心輔佐他。你們兩人之間也要同心同德，不要被奸佞之人離間。”二人流著淚不斷點頭。