作为玄武门之变的失败者，李建成被黑得惨不忍睹，说李建成是个完全无能的昏庸之徒，在李渊耳边不干好事，吹吹风，反正不是什么好东西。其实这话，就算是不相干的人看来，也是缺少最基本的公正，李建成也很委屈。
太原起兵
大业十三年（617年），李渊被任命为太原留守，时李建成携领家属在河东居住， 李渊令李建成在河东秘密结交有才能的人。
同年二月，马邑校尉刘武周据城造反自称天子，三月破楼烦郡进据汾源宫。李渊一方面以讨贼为名募兵，一方面派密使到河东催促李建成来太原。
为了解除争夺天下的后顾之忧，李渊先暗中结好突厥。突厥要求李渊自立，否则不予支持，李渊坚决不肯。李世民、刘文静、裴寂等多次劝谏，但李渊仍旧坚持。 六月，李建成到达太原，李渊非常高兴。裴寂等人跟着李建成来见李渊，劝李渊仿效仿效伊尹、霍光废掉隋炀帝杨广拥立代王杨侑，发兵传檄各郡县，更改旗帜向突厥表态。师出有名，令中外归心。 李渊认为这么做有点掩耳盗铃，目前也没有更好的办法。李渊于是决定起兵，派遣使者告知突厥，送马千匹且许诺派兵。
李渊在太原远近招抚，西河守将则多次向隋朝廷表忠心，挡住了李渊西取长安的道路，于是李渊派遣建成、世民兄弟率军前往攻取，除了路上吃的只带了三日的军粮。
李建成见招募来的义军没有经过训练，担心他们不能打仗，于是立下军法，整肃三军。在兵进西河的行军路上，李建成与将士们同甘共苦，百姓种在道旁的瓜果蔬菜，一定要付了钱才能吃，得来的食物酒水，也与将士们一同分享。大军行至西河城下，李建成亲自前往告知自己的来意，城内人纷纷来投，只有郡丞高德儒不肯归降，李建成于是率军攻打高德儒，郡司法书佐朱知瑾从城上将李建成兵马引进城中，生擒高德儒后斩首，其他西河人全部赦免。李建成平定西河，往返只用了九天时间。班师后，李渊非常高兴说：“用这样的方法用兵，可以横行天下。”封李建成为陇西公，为左领军大都督。
七月，李建成随李渊进图关中。 驻军贾胡堡，时天降大雨。八月，雨停后，李渊在李建成的建议下开始进兵霍邑，李渊担心霍邑守将宋老生坚守不战。李建成认为宋老生虽然之前可以平定盗贼，其人出身寒微，有勇无谋，可以引诱他出战。 李渊于是派几百个骑兵往霍邑城东，在距城五六里的地方安营，等待步兵。李建成与李世民各只率领几十个骑兵直到霍邑城下巡视。李渊又将部下分为十几队从城东南巡至西南，做出好像要安营又要攻城的样子，让殷开山率领后军开始进军。宋老生见城下打算安营的兵马数量不多，李渊后军尚未前来，于是将三万人一分为二，自己带人从东门杀出，另一队从南门杀出。李渊担心宋老生不会离城太远，让李建成率领左军，李世民率领右军，断掉宋老生的回城之路，李渊自己率军假装撤退，宋老生见李渊撤军，以为是李渊怕了，引军向前，在距城一里处列阵。殷开山率领步兵前军列阵，后军相继而至。还没交战，李建成与李世民率军作出大攻霍邑东门南门的样子，李渊放出谣言说宋老生已被斩首，宋老生兵马听到后，舍弃兵仗四散奔走。城门又被李建成、李世民所堵，宋老生无法回城，城上人放下绳子想要将宋老生拉上去，军头卢君谔趁机将宋老生斩杀。 （旧唐书载此战李渊被宋老生击败，李建成坠马，功劳全归于李世民。 ）
九月，李渊派李建成率领司马刘文静、统军王长谐、姜宝谊、宝琮等数万军队拒守潼关，兼守永丰仓，以防止屈突通河东驻军来追击，慰抚使窦轨等人也听其调遣。 屈突通闻知李渊西行入关，就任命鹰扬郎将汤阴人尧君素代理河东通守，派他守卫蒲坂。屈突通亲自率兵几万人赶赴长安，被司马刘文静所阻挡。隋将刘纲守卫潼关，在都尉南城屯军。屈突通想去潼关向刘纲靠拢，统军王长谐抢先率兵袭击并斩杀了刘纲，占据了都尉南城，屈突通不得不退守都尉北城。 李渊接到战报高兴地说：“屈突通向西不能前进，向东没有退路，只得观望长安的战局变化才能采取下一步行动，我们已经不必再顾虑他了。”于是命令李建成从永丰仓的驻军挑选精兵，取道新封奔赴长乐离宫。
十月，李渊率军至霸上，与李建成、李世民会师，兵力达到二十余万。 李渊进入长安后，让李建成与李世民率军驻扎在长安城四面。 李渊与众文武拥立代王杨侑为天子，尊杨广为太上皇，改元义宁。杨侑封李渊为唐王，李建成为唐王世子，并许建成开府自置僚属。
义宁二年（618年），李建成被封为抚军大将军、东讨元帅，率领李世民等十万（一说七万）兵马向东略地，伺机夺取洛阳。 四月，李建成回到长安，隋恭帝杨侑封李建成为尚书令。
平定山东
武德元年（618年），宇文化及在江都弑杀隋炀帝杨广，不久之后，隋恭帝杨侑让位李渊，李渊称帝后，立李建成为太子。
武德二年（619年），司竹盗贼祝山海作乱，自称护乡公，李建成率领桑显和前往将其平定。 四月，凉州人安兴贵擒获凉王李轨，率众以河西诸郡向唐朝投降，李建成奉命前往原州接应。
武德三年（620年），刘武周被击败后逃往突厥，七月，李渊令李世民征讨王世充，令李建成镇守蒲州，防备突厥。
武德四年（621年），稽胡酋帅刘仚成拥众数万作乱边疆，李建成率军前往征讨。李建成率军于鄜州与刘仚成军相遇，李建成合兵与刘仚成交战，大破刘仚成，斩首百余级，俘虏一千多人。 李建成放走各稽胡首领几十人，让他们回到部落招降其他首领，刘仚成得知后与其他首领前来请降，李建成见这些部落民族兵马太多，害怕他们将来再次作乱，于是准备将他们全部杀死，消息泄漏，刘仚成逃往梁师都那里。李建成处死稽胡降兵六千余人。
武德五年（622年），刘黑闼被李世民击败后，逃往突厥。六月，刘黑闼引突厥军作乱山东。魏征见李建成虽然是嫡长子，但是功绩不如李世民，于是建议李建成去请战立功。李建成听从魏征的建议，请求去征讨刘黑闼。于是李渊派李建成和李元吉率军前往，十二月，李建成于魏州大获全胜，擒斩刘黑闼，平定山东。
武德六年（623年），七月突厥颉利侵犯朔州，李渊派遣李建成和李世民驻兵并州防备。 九月，突厥退兵，李建成班师回朝。
武德八年（625年），四月突厥侵略定州，李渊令李建成驻兵幽州，李世民驻兵并州防备。
玄武政变
秦王李世民由于长期在外征战建立战功掌握权柄，对于立李建成为太子很不服气， 于是想尽办法取而代之。 武德七年六月，秦王府制造出杨文干事件，使人诬告太子勾结边将谋反。 最后，唐高祖以兄弟不睦流放了东宫的王珪、韦挺和秦王府幕僚杜淹。
此后，秦王府和东宫摩擦不断。武德九年（626年），李建成恐惧秦王府的强大，建议李渊将房玄龄、杜如晦逐出秦王府， 严令不得相见。 秦王府文武多被免官外放，府中只剩长孙无忌、高士廉、尉迟恭和张公谨等几人。众人感到惶惶不可终日，于是劝李世民尽快采取行动杀掉李建成，逼李渊退位。
六月四日清晨，李世民率领秦琼、尉迟恭、程知节、侯君集等人在玄武门设下埋伏，太子李建成和齐王李元吉奉召入宫，行至临湖殿，感觉事情有点不对劲，于是掉头准备回东宫。李世民一边大呼一边在后面追赶，并一箭射杀了李建成。
东宫和齐王府的冯立、薛万彻、谢叔方等将领得知李建成遇害，带领二千兵马猛攻玄武门，将玄武门守将敬君弘、吕世衡等斩杀 。薛万彻鼓动士兵去攻打秦王府，秦王府诸人大惊失色，于是割下李建成与李元吉的人头示众，使东宫兵马失去斗志。在这场政变中，李建成的五个儿子全部被杀，全家被逐出皇室宗籍。
贞观二年（628年），李世民追封李建成为息王，追谥“隐”。以王礼改葬李建成。贞观十六年（642年），李世民又追赠李建成为皇太子。
招募贤才
隋大业九年（613年），各地反隋义军已有很多，李渊这时候也已经有了起兵的念头，他让李建成携带家属在河东居住，并秘密招募有才能的人，为起兵做准备。李渊正式起兵以后，得到了河东地区的响应。
唐朝建立以后，李建成太子府任用的很多人才都为大唐作出了重要贡献。
武将薛万彻，在李建成死后为唐征讨突厥、吐谷浑、高句丽等；冯立在突厥逼近长安时以少战多，大战突厥；马三宝于唐创业时立下不少功劳，李世民曾因马三宝的死而废朝；文官有王珪为唐初名相，魏征更是进入凌烟阁。
坚定起兵
大业十三年（617年）二月，李渊起兵之前，李世民、刘文静等多次劝谏李渊早点起兵，但李渊以李建成未到太原不肯起兵，直到同年六月李建成到了太原之后，李渊才决定正式起兵。
李渊正式起兵往关中进军，第一战是攻打西河，由李建成和李世民带兵。李建成给新聚集的义兵制定军法号令，和将士们同甘共苦，对百姓也是秋毫无犯，使得李渊起兵之初既得将士之心，也得百姓之心。李建成前后只用了九天时间就平定了整个西河。
李渊进攻霍邑的时候，逢天降大雨，派去突厥的使者刘文静没有回来，于是有传言说刘武周联合突厥打算偷袭太原。李渊招集众人商议，参与议论的人多认为家属都在太原，必须回救，但李建成与李世民认为，突厥贪利，如果要进犯，会打马邑，刘武周想打太原，必定会与突厥意见不合，所以不用担心，反倒是如果进军一半回救太原，就需要同时面对屈突通、宋老生、刘武周、突厥等。李建成又分析霍邑守将宋老生有勇无谋，雨停之后进军，可一战将其斩杀。 李建成与李世民的话使李渊坚定攻打长安，进而建立李唐政权。
