唐睿宗李旦复位后，其妹太平公主与太子李隆基发生权力之争。延和元年（公元712年），唐睿宗让位于李隆基，是为唐玄宗。次年，唐玄宗将太平公主赐死，党羽或杀或逐，结束了朝廷内斗。
李隆基登基以后整顿诸多弊政，在政治上提拔姚崇、宋璟、张嘉贞、张说、李元纮、韩休、张九龄等贤臣为相，整饬腐败的吏治，并建立了一套监察制度，精简官僚，裁减冗官，设采访使发展节度使制度，导致地方权力增大。经济上推崇节俭、抑制佛教，并几近荒废的义仓制度，又通过括户等手段缓解土地兼并导致的逃户问题。军事上改府兵制为募兵制，并兴复马政，对外收复了辽西营州及唐睿宗时期赐给吐蕃的河西九曲之地，并再次降服契丹、奚、室韦、靺鞨等政权。西域方面吞并大小勃律并且攻灭突骑施，塞北政权方面降服复国的后突厥，后又扶持回鹘剪灭后突厥。
开元十一年（公元723年）置北都太原，然而“三都留守，两京每月一日起居，北都每季一起居。”可见北都与长安洛阳两京的地位不等，是为陪都。
唐玄宗统治下，唐朝国力空前强盛逐渐步入盛世，史称“开元盛世”。
唐玄宗改元天宝后，承平日久，国家无事，统治者逐步丧失向上求治的意志，志得意满，开始放纵享乐，从此忽视国事。在纳杨玉环为贵妃后，更加沉溺酒色。唐玄宗任用有“口蜜腹剑”恶名的李林甫为宰相长达十八年，使朝政日益败坏。李林甫死后，杨国忠为相，出现了宦官干政的局面，高力士的权势炙手可热。唐玄宗后期好大喜功，为此边境将领经常挑起对异族的战事，以邀战功。当时兵制由府兵制改为募兵制，从而使得节度使与军镇上的士兵结合在一起，导致边将专军的局面，其中以掌握重兵的胡人安禄山最为著名。
天宝十四载（公元755年）十一月，安禄山趁唐朝政治腐败、军事空虚之机，和史思明发动叛乱，次年十二月叛军攻入东都洛阳，唐玄宗率众逃至成都，史称“安史之乱”。太子李亨在灵武称帝，是为唐肃宗，唐玄宗被遥尊为太上皇。安禄山则在东都洛阳自称大燕皇帝，年号圣武。
至德二载（公元757年）正月，河南节度副使张巡、睢阳太守许远等人率领军民坚守隋唐大运河咽喉、江淮屏障睢阳（今河南商丘），在睢阳之战，叛将尹子奇为报屡败损目之仇，使安庆绪前后大军几十万人被睢阳城四千名守将所牵制。此次睢阳之战长达十个月之久，如此方使唐朝能够反攻，使郭子仪能够从容收复两京。同年增设凤翔、成都两座陪都而形成五京制格局，762年后结束五都制。
长达八年时间的安史之乱使得唐朝元气大伤，从此由盛转衰。此后，中央的权力大大削弱，节度使的权势越来越大。此时均田制已经逐步瓦解，土地兼并现象日趋严重，租庸调制也无法实行。安史之乱战后人丁锐减，土地大量荒芜，藩镇割据的现象形成。
唐代宗时，刘晏改革盐法，改善了国家的财政，唐德宗任用杨炎为相，于建中元年（780年）开始实行两税法，一年分夏、秋两季依土地征税。唐德宗还力图平藩，但是引起朱滔、李希烈、朱泚叛乱，发生了持续5年的奉天之难战争。最后虽叛将败死，但是唐朝却与其余藩镇妥协，条件是取消王号，朝廷承认他们在当地的统治权，从此割据局面进一步深化。