后来,李嗣源跟着庄宗李存勖救潞州之围,解幽州之困,柏乡之役,出生入死;中都之战,生擒后梁名将王彦章,一直打到后梁首都汴州,为后唐立下了汗马功劳。李存勖感动得说:"我能得天下,全仗你的功劳,当和你共治天下。"话虽然这么说,其实,李存勖对李嗣源已经有了戒心。不久,社会上真的散布起流言蜚语。为了躲避这些可怕的流言,李嗣源借故领兵去了邺城。
这时,庄宗李存勖的政治十分腐败,人民吃不饱肚子,连军队的给养都很困难,不少老百姓被迫卖儿卖女。这些矛盾的激化,最后触发为一场宫廷政变,以李存勖被杀而告结束。李嗣源听到政变的消息,日夜兼程向洛阳赶来。等他到了洛阳,李存勖已被烧成灰烬。后李嗣源因威震天下被诸将拥为后唐第二任皇帝。李嗣源一面大哭不止,一面于灵柩前即位,改同光四年为天成元年,李嗣源本人也改名为李亶。