大唐垂拱元年八月，李隆基生于东都洛阳。初封楚王，后改封临淄王，历任卫尉少卿、潞州别驾。
唐隆元年六月庚子日申时，李隆基与太平公主联手发动“唐隆政变”，诛杀韦后集团。
先天元年，李旦禅位于李隆基，于长安太极宫登基称帝。
唐玄宗在位前期，在政治上很有作为，他勤于政事，从各方面采取措施，巩固和发展了唐朝政权。唐玄宗注意拨乱反正，任用姚崇、宋璟等贤相，励精图治，开创了唐朝的极盛之世开元盛世。但是在位后期逐渐怠慢朝政、宠信奸臣李林甫、杨国忠等；且宠爱杨贵妃，加上政策失误和重用安禄山等塞外民族试图来稳定唐王朝的边疆，结果导致了后来长达八年的安史之乱，为唐朝中衰埋下伏笔。
天宝十五年太子李亨即位，尊其为太上皇。
宝应元年病逝于长安神龙殿，终年78岁，葬于金粟山，名为泰陵。庙号玄宗，又因其谥号为至道大圣大明孝皇帝，清朝为避讳康熙帝之名玄烨，多称其为唐明皇，另有尊号开元圣文神武皇帝。
