李嗣源，小字邈佶烈，稱帝後改名李亶，沙陀族，應州人，五代十國時期後唐第二位皇帝，河東節度使李克用的養子。
李嗣源，沙陀族沒有姓氏的部民，名叫邈佶烈，善於騎射，為人沉厚寡言，行事恭謹，十三歲便在沙陀族首領李國昌軍中效力，後被其子李克用收為養子，賜予姓名。
李克用被宣武節度使朱溫，圍困在汴州上源驛，親隨將領戰死無數，史稱“上源驛事件”。李嗣源時年十七，拚死翼護李克用，在亂兵流矢之中將其救出，因而備受重用，得以統領親兵。後來，李嗣源被任命為李存信的副將，與其協同作戰，所向克捷，屢獲大勝。
朱溫與朱瑄、朱瑾兄弟爭奪山東地區，派軍攻打兗州、鄆州，朱氏兄弟向李克用求援，李克用命李存信率三萬兵馬前去救援。李存信屯兵莘縣，命李嗣源率三百騎兵馳援兗州，李嗣源在任城大敗梁軍，解除兗州之圍。不久，魏博節度使羅弘信偷襲莘縣，擊敗李存信，李嗣源親自殿後，掩護李存信撤退，李克用為嘉獎李嗣源，將其麾下五百騎兵命名為橫衝都。從此，兩河地區皆稱李嗣源為李橫衝。
李嗣昭出兵青山口，欲攻打邢州、洺州，結果被梁將葛從周擊敗，李嗣源率部趕至，在高處擺開陣勢，大叫道：“我隻殺葛從周，其餘士卒都不要妄動。”他縱馬馳入梁軍陣中，出入奮擊，李嗣昭隨後進擊，終於反敗為勝，擊退梁軍。此戰，李嗣源身中四箭，名動天下。
梁將氏叔琮率五萬大軍圍攻太原，占領河東所屬多處州縣，李克用困守太原城內。當時，大雨連綿，城牆多有頹壞，太原危在旦夕，李嗣源與李嗣昭分兵四出，不時突攻梁軍營壘。梁軍屢攻不破太原，加上糧草不足，最終隻得撤退，李嗣源又率軍追擊，陸續收複失陷州縣。
氏叔琮在蒲縣擊敗李嗣昭、周德威，率軍追至晉祠，再次圍攻太原。李克用親自上城指揮防禦，後見形勢危急，打算棄城逃往雲州，他召集諸將謀議，卻遭到李嗣源等人的堅決反對，隻得作罷。不久，晉軍潰兵逐漸返回太原，李嗣源親率敢死之士，日夜出城突襲梁軍，擒獲梁軍驍將遊昆侖，梁軍疲於應對，隻得燒營退走。
李克用病逝，世子李存勖襲任河東節度使、晉王。李存勖親自援救潞州，命李嗣源與周德威分兵兩路，攻打梁軍所築夾城，李嗣源指揮士卒砍掉梁軍布置的鹿角陣，並以柴草填平溝塹，從東北角攻入夾城。周德威隨後也攻破夾城西北角，李存勖趁機發動總攻，終於擊破梁軍，取得夾城大捷，徹底解除潞州之圍。此戰，李嗣源率先攻入夾城，功居第一。
李嗣源隨李存勖參加柏鄉之戰，李存勖見梁軍軍容強盛，擔心晉軍怯戰，便有意激李嗣源出戰以鼓舞士氣，他向李嗣源賜酒，道：“你看到梁軍的白馬都、赤馬都了嗎？真令人膽戰心驚。”李嗣源大笑，認為梁軍虛有其表，他飲掉杯中酒，而後挺身上馬，率部直衝梁軍白馬都，生擒兩員騎校。晉軍士氣大振，皆奮勇向前，由辰時一直打到未時，終於擊潰梁軍，取得柏鄉大捷。此戰，李嗣源在梁軍陣中往來衝殺，斬獲頗多，因功升任代州刺史。
周德威征討燕王劉守光，命李嗣源分兵攻取山後八軍，李嗣源在廣邊軍與燕將元行欽交戰，雖七次射中元行欽，但最後也被元行欽射中大腿。元行欽最終不支請降，被李嗣源收為養子，後被李存勖索要至麾下。
李存勖與梁將劉鄩在故元城交戰，李嗣源率三千騎兵鼓噪奮擊，與李存勖內外夾攻，大敗梁軍。隨後又攻占後梁所屬的磁州、洺州、相州等地，被改任為相州刺史。滄州守將毛璋投降晉軍，李嗣源奉命到滄州安撫毛璋，不久又被任命為安國軍節度使，出鎮邢州。
契丹圍攻幽州，守將周德威遣使告急，李嗣源力主救援，並請率五千突騎為前鋒。李存勖便讓他與符存審、閻寶會師於易州，一同援救幽州。李嗣源分析敵我形勢，采取“潛行溪澗，襲其不備”的戰術，率軍翻越大房嶺，沿山澗東進。與養子李從珂拚死血戰，擊退契丹軍的多次堵截，進抵幽州城外六十裏處。當時，契丹騎軍突然殺至，李嗣源縱馬衝入敵陣，舞槌奮擊，所向披靡，生擒契丹隊帥。晉軍隨後進擊，終於大敗契丹，解除幽州之圍，李嗣源班師，進拜檢校太保。
李嗣源聯合河中節度使朱友謙、昭義節度使李嗣昭、滄州節度使符存審、定州節度使王處直、天平節度使閻寶、大同節度使李存璋、新州節度使王鬱、振武節度使李存進、同州節度使朱令德，三次上表勸進，請李存勖稱帝，並各獻貨幣數十萬，作為其登基建國的費用，但均被李存勖拒絕。李嗣源在戚城大破梁將戴思遠，斬首二萬級，升任蕃漢內外馬步副總管，並加授同平章事銜。
李嗣源調任橫海軍節度使，李存勖在鄴都稱帝，建立後唐，是為後唐莊宗，李嗣源進拜檢校太傅，兼任侍中。當時，梁唐兩軍主力對峙於黃河沿岸，一路梁軍正急攻澤州，而後唐潞州守將李繼韜卻叛附後梁，李存勖便與李嗣源商議，欲出兵奇襲鄆州，以切斷梁軍右翼。李嗣源親率五千步騎渡過濟水，趁梁軍不備襲破鄆州，被拜為天平軍節度使。
梁將王彥章率軍進逼鄆州，李嗣源命李從珂率騎兵迎戰，在遞坊鎮大敗梁軍前鋒，俘獲梁將任釗等三百人，迫使王彥章退屯中都。李存勖自楊劉渡河，進抵鄆州，並以李嗣源為前鋒，攻破中都，擒獲王彥章。當時，唐軍諸將都認為應先攻占青州、齊州、徐州、兗州等地，再乘機而動。李嗣源卻力排眾議，建議奔襲汴州，攻取後梁國都。他率前軍倍道兼程，抵達汴州，而後揮軍攻城，梁帝朱友貞自殺，梁將王瓚開封丘門迎降，後梁正式滅亡。不久，李存勖遷都洛陽，升任李嗣源為中書令。
李存勖在南郊祭天，並賜李嗣源鐵券。不久，李嗣源平定潞州叛亂，擒獲叛首楊立，被調為宣武軍節度使，兼任蕃漢內外馬步軍總管。契丹南侵，李嗣源又率軍北征，在涿州大敗契丹。
李嗣源調任成德軍節度使，移鎮鎮州。此時，李存勖早已荒怠政務，縱容宦官、伶人亂政，還無罪誅殺郭崇韜、朱友謙等功臣。李嗣源因位高權重，也受到莊宗的猜忌，李嗣源自鎮州入朝，莊宗竟讓諸軍馬步都虞候朱守殷對他進行監視。朱守殷暗中告誡李嗣源，稱他已到“德業振主者身危，功蓋天下者不賞”的地步，讓他早做打算，但他卻不為所動。當時，李嗣源常遭流言毀謗，幸有樞密使李紹宏為其開脫，方免遭殺害。
魏博戍卒在貝州嘩變，推趙在禮為首領，攻入鄴都。李存勖初命元行欽征討，但卻連連失利，隻得起用李嗣源，讓他率從馬直北上，會合元行欽平叛。李嗣源抵達鄴都，駐紮於城西南，並定下攻城日期，從馬直卻在攻城前夜嘩變，劫持李嗣源，聲稱要與鄴都叛軍合勢，擁其稱帝河北。
趙在禮率將校出城迎拜，將李嗣源迎入鄴都，但不許亂軍入城，李嗣源借口收撫散兵，逃出鄴都，抵達魏縣。命牙將張虔釗前往元行欽營中，召其前來一同平亂，元行欽卻疑其有詐，率一萬步騎退至衛州，誣奏李嗣源與叛軍合謀叛亂。
李嗣源初抵魏縣時，部下不滿百人，召集霍彥威所部五千鎮州軍，稍微恢複了些兵力，欲返回成德藩鎮，等待皇帝降罪。但霍彥威、安重誨皆反對，建議他返回朝廷，向皇帝當麵自辯。李嗣源遂率軍南歸，並數次上表申訴，向李存勖表明心跡，但皆被元行欽阻遏，未能上達。當時，李嗣源長子李從璟正在洛陽禁軍效力，奉莊宗之命去招撫李嗣源，也被元行欽扣留在衛州。李嗣源疑懼不安，乃采納女婿石敬瑭的建議，決定攻取汴州，謀求自立。齊州防禦使王晏球、貝州刺史房知溫、北京右廂馬軍都指揮使安審通、平盧節度使符習皆擁戴李嗣源，率部前來與其會合，李嗣源兵力大增。
李存勖親自率軍東征，欲坐鎮汴州指揮平叛，命龍驤指揮使姚彥溫率八百馬軍為前鋒，又命指揮使潘環率軍護衛糧草，姚彥溫、潘環皆投降李嗣源。李嗣源已搶先占據汴州，李存勖知道局勢已不可挽回，行至萬勝鎮便下令回師，倉皇返回洛陽，士卒沿途逃散過半。他決定前往汜水關，會合長子李繼岌統率的征蜀大軍，再聯兵進剿李嗣源。從馬直指揮使郭從謙突然發動叛亂，率所部攻入興教門，莊宗親率宿衛出戰，結果中流矢而死。當時，洛陽大亂，通王李存確、雅王李存紀等宗室諸王皆逃散，朱守殷遣使到李嗣源軍中，請他速入京城，安定局麵。
李嗣源率軍入洛陽，命諸將平定京中亂勢，讓百官各安其職，等待李繼岌回京繼位，並表示自己在安葬莊宗後，便會歸藩成德。宰相豆盧革、韋說與樞密使李紹宏、張居翰率百官勸進，皆被拒絕，改請李嗣源監國。李嗣源遂入居大內興聖宮，以監國的名義接受百官朝拜，任命石敬瑭為陝州留後，防備征蜀大軍，同時命各地訪尋諸王。安重誨暗中派人殺死李存確、李存紀，申王李存渥、永王李存霸則被亂軍所殺，薛王李存禮、皇子李繼嵩、李繼潼、李繼蟾、李繼嶢皆不知所蹤。不久，魏王李繼岌在渭南縣自縊而死，征蜀大軍則在任圜的率領下歸附李嗣源，李嗣源稱帝的障礙被全部掃清。
李嗣源在西宮稱帝，身穿斬衰之服，即位於李存勖的靈樞之前，以表示自己是合法繼承，而非篡奪。當時，李嗣源年已六十，將朝政托付給樞密使安重誨、宰相任圜。任圜還兼任三司使，主掌國家財政，他選拔賢俊，杜絕私門，憂國如家，執政一年便使得“府庫充實，軍民皆足，朝綱粗立”。安重誨是李嗣源的佐命功臣，雖盡忠職守，但恃功矜寵，擅作威福，他和任圜政見不合，議政之時經常意氣用事，甚至互相嗬罵。
任圜被罷為太子少保，並請求致仕，退居磁州，李嗣源欲巡幸汴州。當時朝野流言四起，有的稱皇帝準備東征淮南，還有的稱皇帝是要討滅藩鎮軍閥。宣武軍節度使朱守殷心不自安，趁機在汴州發動叛亂，結果被範延光率軍平定。安重誨趁機誣陷任圜謀反，稱其與朱守殷勾結，並矯詔賜死任圜，李嗣源明知任圜冤死，卻未加追究。此後，安重誨更是權傾朝野，連皇子李從榮、李從厚都對他敬事不暇，唯獨忌憚河中節度使李從珂，他矯造詔書，唆使河中牙將楊彥溫尋機驅逐李從珂。
李從珂出城檢閱戰馬。楊彥溫趁機關閉城門，不許李從珂入城，逼其返回洛陽。李嗣源將李從珂召回朝中，同時命藥彥稠率軍討平楊彥溫。安重誨又唆使宰相論奏，追究李從珂失守之罪，想趁機除掉李從珂，李嗣源駁回了宰相的奏議，隻命李從珂賦閑在家。後來，禁軍將領李行德、張儉彈劾安重誨私募士卒，整械備裝，圖謀不軌，李嗣源雖以誣告之罪將李行德、張儉族誅，但也對安重誨起了猜忌之心，命範延光同任樞密使，以分散安重誨的權力。
安重誨被解除樞密使職務，外放為河中節度使，隨即又以太子太師之職致仕。後來，李嗣源又懷疑安重誨有異誌，任命李從璋為河中節度使，讓他監督安重誨，並讓步軍指揮使藥彥稠率軍前往河中，李從璋率甲士包圍安重誨的府邸，用鐵撾擊殺安重誨夫婦，李嗣源又下詔為安重誨定罪。
李嗣源欲用“換鎮”的方式兼並夏州定難軍，結果遭到定難留後李彝超的抵製，他調兵攻打夏州，但卻久攻不下，隻得妥協，授李彝超為定難節度使。當時，朝廷久不用兵，一朝出兵卻又無功而返，軍中流言四起，李嗣源便下令賞賜士卒，但卻沒有正當的理由，士卒從此更加驕縱。
李嗣源即位時，長子李從璟已被元行欽殺害，他封次子李從榮為秦王，並任命為河南尹、判六軍諸衛事。李從榮當時已是事實上的嫡長子，掌管京師政務，又握有兵權，且能與宰相分庭抗禮，種種跡象皆表明李嗣源有以其為繼承人的打算。但當太仆少卿何澤上書請立李從榮為皇太子時，李嗣源卻很不高興的道：“群臣請立太子，看來我應當回河東養老了。”最終，李從榮隻被拜為天下兵馬大元帥，未能成為儲君，他極為不安，擔心自己不能繼承皇位。
李嗣源病重，李從榮入宮探視，見李嗣源已不能抬頭，出宮時又聽到宮中哭聲不絕，他誤以為李嗣源已經去世，便稱病不複入朝，在府中與親信謀議奪位。李從榮率牙兵千人列陣於天津橋，準備以武力入居興聖宮，樞密使馮贇、朱弘昭與宣徽使孟漢瓊稟稱李從榮謀反，關閉皇城端門，命李重吉率所部控鶴禁軍把守宮門。
侍衛指揮使康義誠本是李從榮事先約定的內應，這時也被阻在宮中，難以接應李從榮。孟漢瓊召來馬軍都指揮使朱洪實，讓他率五百騎兵攻擊李從榮，李從榮逃回府邸，被皇城使安從益追上斬殺。李嗣源悲駭莫名，病情加劇，追廢李從榮為庶人，並從鄴都召回宋王李從厚。李嗣源駕崩於大內雍和殿，終年六十七歲，李從厚趕至洛陽，為李嗣源發喪，並於柩前即位，被諡為聖德和武欽孝皇帝，廟號明宗，葬於徽陵。
李嗣源，沙陀族沒有姓氏的部民，名叫邈佶烈，善於騎射，為人沉厚寡言，行事恭謹，十三歲便在沙陀族首領李國昌軍中效力，後被其子李克用收為養子，賜予姓名。
李克用被宣武節度使朱溫，圍困在汴州上源驛，親隨將領戰死無數，史稱“上源驛事件”。李嗣源時年十七，拚死翼護李克用，在亂兵流矢之中將其救出，因而備受重用，得以統領親兵。後來，李嗣源被任命為李存信的副將，與其協同作戰，所向克捷，屢獲大勝。
朱溫與朱瑄、朱瑾兄弟爭奪山東地區，派軍攻打兗州、鄆州，朱氏兄弟向李克用求援，李克用命李存信率三萬兵馬前去救援。李存信屯兵莘縣，命李嗣源率三百騎兵馳援兗州，李嗣源在任城大敗梁軍，解除兗州之圍。不久，魏博節度使羅弘信偷襲莘縣，擊敗李存信，李嗣源親自殿後，掩護李存信撤退，李克用為嘉獎李嗣源，將其麾下五百騎兵命名為橫衝都。從此，兩河地區皆稱李嗣源為李橫衝。
李嗣昭出兵青山口，欲攻打邢州、洺州，結果被梁將葛從周擊敗，李嗣源率部趕至，在高處擺開陣勢，大叫道：“我隻殺葛從周，其餘士卒都不要妄動。”他縱馬馳入梁軍陣中，出入奮擊，李嗣昭隨後進擊，終於反敗為勝，擊退梁軍。此戰，李嗣源身中四箭，名動天下。
梁將氏叔琮率五萬大軍圍攻太原，占領河東所屬多處州縣，李克用困守太原城內。當時，大雨連綿，城牆多有頹壞，太原危在旦夕，李嗣源與李嗣昭分兵四出，不時突攻梁軍營壘。梁軍屢攻不破太原，加上糧草不足，最終隻得撤退，李嗣源又率軍追擊，陸續收複失陷州縣。
氏叔琮在蒲縣擊敗李嗣昭、周德威，率軍追至晉祠，再次圍攻太原。李克用親自上城指揮防禦，後見形勢危急，打算棄城逃往雲州，他召集諸將謀議，卻遭到李嗣源等人的堅決反對，隻得作罷。不久，晉軍潰兵逐漸返回太原，李嗣源親率敢死之士，日夜出城突襲梁軍，擒獲梁軍驍將遊昆侖，梁軍疲於應對，隻得燒營退走。
李克用病逝，世子李存勖襲任河東節度使、晉王。李存勖親自援救潞州，命李嗣源與周德威分兵兩路，攻打梁軍所築夾城，李嗣源指揮士卒砍掉梁軍布置的鹿角陣，並以柴草填平溝塹，從東北角攻入夾城。周德威隨後也攻破夾城西北角，李存勖趁機發動總攻，終於擊破梁軍，取得夾城大捷，徹底解除潞州之圍。此戰，李嗣源率先攻入夾城，功居第一。
李嗣源隨李存勖參加柏鄉之戰，李存勖見梁軍軍容強盛，擔心晉軍怯戰，便有意激李嗣源出戰以鼓舞士氣，他向李嗣源賜酒，道：“你看到梁軍的白馬都、赤馬都了嗎？真令人膽戰心驚。”李嗣源大笑，認為梁軍虛有其表，他飲掉杯中酒，而後挺身上馬，率部直衝梁軍白馬都，生擒兩員騎校。晉軍士氣大振，皆奮勇向前，由辰時一直打到未時，終於擊潰梁軍，取得柏鄉大捷。此戰，李嗣源在梁軍陣中往來衝殺，斬獲頗多，因功升任代州刺史。
周德威征討燕王劉守光，命李嗣源分兵攻取山後八軍，李嗣源在廣邊軍與燕將元行欽交戰，雖七次射中元行欽，但最後也被元行欽射中大腿。元行欽最終不支請降，被李嗣源收為養子，後被李存勖索要至麾下。
李存勖與梁將劉鄩在故元城交戰，李嗣源率三千騎兵鼓噪奮擊，與李存勖內外夾攻，大敗梁軍。隨後又攻占後梁所屬的磁州、洺州、相州等地，被改任為相州刺史。滄州守將毛璋投降晉軍，李嗣源奉命到滄州安撫毛璋，不久又被任命為安國軍節度使，出鎮邢州。
契丹圍攻幽州，守將周德威遣使告急，李嗣源力主救援，並請率五千突騎為前鋒。李存勖便讓他與符存審、閻寶會師於易州，一同援救幽州。李嗣源分析敵我形勢，采取“潛行溪澗，襲其不備”的戰術，率軍翻越大房嶺，沿山澗東進。與養子李從珂拚死血戰，擊退契丹軍的多次堵截，進抵幽州城外六十裏處。當時，契丹騎軍突然殺至，李嗣源縱馬衝入敵陣，舞槌奮擊，所向披靡，生擒契丹隊帥。晉軍隨後進擊，終於大敗契丹，解除幽州之圍，李嗣源班師，進拜檢校太保。
李嗣源聯合河中節度使朱友謙、昭義節度使李嗣昭、滄州節度使符存審、定州節度使王處直、天平節度使閻寶、大同節度使李存璋、新州節度使王鬱、振武節度使李存進、同州節度使朱令德，三次上表勸進，請李存勖稱帝，並各獻貨幣數十萬，作為其登基建國的費用，但均被李存勖拒絕。李嗣源在戚城大破梁將戴思遠，斬首二萬級，升任蕃漢內外馬步副總管，並加授同平章事銜。
李嗣源調任橫海軍節度使，李存勖在鄴都稱帝，建立後唐，是為後唐莊宗，李嗣源進拜檢校太傅，兼任侍中。當時，梁唐兩軍主力對峙於黃河沿岸，一路梁軍正急攻澤州，而後唐潞州守將李繼韜卻叛附後梁，李存勖便與李嗣源商議，欲出兵奇襲鄆州，以切斷梁軍右翼。李嗣源親率五千步騎渡過濟水，趁梁軍不備襲破鄆州，被拜為天平軍節度使。
梁將王彥章率軍進逼鄆州，李嗣源命李從珂率騎兵迎戰，在遞坊鎮大敗梁軍前鋒，俘獲梁將任釗等三百人，迫使王彥章退屯中都。李存勖自楊劉渡河，進抵鄆州，並以李嗣源為前鋒，攻破中都，擒獲王彥章。當時，唐軍諸將都認為應先攻占青州、齊州、徐州、兗州等地，再乘機而動。李嗣源卻力排眾議，建議奔襲汴州，攻取後梁國都。他率前軍倍道兼程，抵達汴州，而後揮軍攻城，梁帝朱友貞自殺，梁將王瓚開封丘門迎降，後梁正式滅亡。不久，李存勖遷都洛陽，升任李嗣源為中書令。
李存勖在南郊祭天，並賜李嗣源鐵券。不久，李嗣源平定潞州叛亂，擒獲叛首楊立，被調為宣武軍節度使，兼任蕃漢內外馬步軍總管。契丹南侵，李嗣源又率軍北征，在涿州大敗契丹。
李嗣源調任成德軍節度使，移鎮鎮州。此時，李存勖早已荒怠政務，縱容宦官、伶人亂政，還無罪誅殺郭崇韜、朱友謙等功臣。李嗣源因位高權重，也受到莊宗的猜忌，李嗣源自鎮州入朝，莊宗竟讓諸軍馬步都虞候朱守殷對他進行監視。朱守殷暗中告誡李嗣源，稱他已到“德業振主者身危，功蓋天下者不賞”的地步，讓他早做打算，但他卻不為所動。當時，李嗣源常遭流言毀謗，幸有樞密使李紹宏為其開脫，方免遭殺害。
魏博戍卒在貝州嘩變，推趙在禮為首領，攻入鄴都。李存勖初命元行欽征討，但卻連連失利，隻得起用李嗣源，讓他率從馬直北上，會合元行欽平叛。李嗣源抵達鄴都，駐紮於城西南，並定下攻城日期，從馬直卻在攻城前夜嘩變，劫持李嗣源，聲稱要與鄴都叛軍合勢，擁其稱帝河北。
趙在禮率將校出城迎拜，將李嗣源迎入鄴都，但不許亂軍入城，李嗣源借口收撫散兵，逃出鄴都，抵達魏縣。命牙將張虔釗前往元行欽營中，召其前來一同平亂，元行欽卻疑其有詐，率一萬步騎退至衛州，誣奏李嗣源與叛軍合謀叛亂。
李嗣源初抵魏縣時，部下不滿百人，召集霍彥威所部五千鎮州軍，稍微恢複了些兵力，欲返回成德藩鎮，等待皇帝降罪。但霍彥威、安重誨皆反對，建議他返回朝廷，向皇帝當麵自辯。李嗣源遂率軍南歸，並數次上表申訴，向李存勖表明心跡，但皆被元行欽阻遏，未能上達。當時，李嗣源長子李從璟正在洛陽禁軍效力，奉莊宗之命去招撫李嗣源，也被元行欽扣留在衛州。李嗣源疑懼不安，乃采納女婿石敬瑭的建議，決定攻取汴州，謀求自立。齊州防禦使王晏球、貝州刺史房知溫、北京右廂馬軍都指揮使安審通、平盧節度使符習皆擁戴李嗣源，率部前來與其會合，李嗣源兵力大增。
李存勖親自率軍東征，欲坐鎮汴州指揮平叛，命龍驤指揮使姚彥溫率八百馬軍為前鋒，又命指揮使潘環率軍護衛糧草，姚彥溫、潘環皆投降李嗣源。李嗣源已搶先占據汴州，李存勖知道局勢已不可挽回，行至萬勝鎮便下令回師，倉皇返回洛陽，士卒沿途逃散過半。他決定前往汜水關，會合長子李繼岌統率的征蜀大軍，再聯兵進剿李嗣源。從馬直指揮使郭從謙突然發動叛亂，率所部攻入興教門，莊宗親率宿衛出戰，結果中流矢而死。當時，洛陽大亂，通王李存確、雅王李存紀等宗室諸王皆逃散，朱守殷遣使到李嗣源軍中，請他速入京城，安定局麵。
李嗣源率軍入洛陽，命諸將平定京中亂勢，讓百官各安其職，等待李繼岌回京繼位，並表示自己在安葬莊宗後，便會歸藩成德。宰相豆盧革、韋說與樞密使李紹宏、張居翰率百官勸進，皆被拒絕，改請李嗣源監國。李嗣源遂入居大內興聖宮，以監國的名義接受百官朝拜，任命石敬瑭為陝州留後，防備征蜀大軍，同時命各地訪尋諸王。安重誨暗中派人殺死李存確、李存紀，申王李存渥、永王李存霸則被亂軍所殺，薛王李存禮、皇子李繼嵩、李繼潼、李繼蟾、李繼嶢皆不知所蹤。不久，魏王李繼岌在渭南縣自縊而死，征蜀大軍則在任圜的率領下歸附李嗣源，李嗣源稱帝的障礙被全部掃清。
李嗣源在西宮稱帝，身穿斬衰之服，即位於李存勖的靈樞之前，以表示自己是合法繼承，而非篡奪。當時，李嗣源年已六十，將朝政托付給樞密使安重誨、宰相任圜。任圜還兼任三司使，主掌國家財政，他選拔賢俊，杜絕私門，憂國如家，執政一年便使得“府庫充實，軍民皆足，朝綱粗立”。安重誨是李嗣源的佐命功臣，雖盡忠職守，但恃功矜寵，擅作威福，他和任圜政見不合，議政之時經常意氣用事，甚至互相嗬罵。
任圜被罷為太子少保，並請求致仕，退居磁州，李嗣源欲巡幸汴州。當時朝野流言四起，有的稱皇帝準備東征淮南，還有的稱皇帝是要討滅藩鎮軍閥。宣武軍節度使朱守殷心不自安，趁機在汴州發動叛亂，結果被範延光率軍平定。安重誨趁機誣陷任圜謀反，稱其與朱守殷勾結，並矯詔賜死任圜，李嗣源明知任圜冤死，卻未加追究。此後，安重誨更是權傾朝野，連皇子李從榮、李從厚都對他敬事不暇，唯獨忌憚河中節度使李從珂，他矯造詔書，唆使河中牙將楊彥溫尋機驅逐李從珂。
李從珂出城檢閱戰馬。楊彥溫趁機關閉城門，不許李從珂入城，逼其返回洛陽。李嗣源將李從珂召回朝中，同時命藥彥稠率軍討平楊彥溫。安重誨又唆使宰相論奏，追究李從珂失守之罪，想趁機除掉李從珂，李嗣源駁回了宰相的奏議，隻命李從珂賦閑在家。後來，禁軍將領李行德、張儉彈劾安重誨私募士卒，整械備裝，圖謀不軌，李嗣源雖以誣告之罪將李行德、張儉族誅，但也對安重誨起了猜忌之心，命範延光同任樞密使，以分散安重誨的權力。
安重誨被解除樞密使職務，外放為河中節度使，隨即又以太子太師之職致仕。後來，李嗣源又懷疑安重誨有異誌，任命李從璋為河中節度使，讓他監督安重誨，並讓步軍指揮使藥彥稠率軍前往河中，李從璋率甲士包圍安重誨的府邸，用鐵撾擊殺安重誨夫婦，李嗣源又下詔為安重誨定罪。
李嗣源欲用“換鎮”的方式兼並夏州定難軍，結果遭到定難留後李彝超的抵製，他調兵攻打夏州，但卻久攻不下，隻得妥協，授李彝超為定難節度使。當時，朝廷久不用兵，一朝出兵卻又無功而返，軍中流言四起，李嗣源便下令賞賜士卒，但卻沒有正當的理由，士卒從此更加驕縱。
李嗣源即位時，長子李從璟已被元行欽殺害，他封次子李從榮為秦王，並任命為河南尹、判六軍諸衛事。李從榮當時已是事實上的嫡長子，掌管京師政務，又握有兵權，且能與宰相分庭抗禮，種種跡象皆表明李嗣源有以其為繼承人的打算。但當太仆少卿何澤上書請立李從榮為皇太子時，李嗣源卻很不高興的道：“群臣請立太子，看來我應當回河東養老了。”最終，李從榮隻被拜為天下兵馬大元帥，未能成為儲君，他極為不安，擔心自己不能繼承皇位。
李嗣源病重，李從榮入宮探視，見李嗣源已不能抬頭，出宮時又聽到宮中哭聲不絕，他誤以為李嗣源已經去世，便稱病不複入朝，在府中與親信謀議奪位。李從榮率牙兵千人列陣於天津橋，準備以武力入居興聖宮，樞密使馮贇、朱弘昭與宣徽使孟漢瓊稟稱李從榮謀反，關閉皇城端門，命李重吉率所部控鶴禁軍把守宮門。
侍衛指揮使康義誠本是李從榮事先約定的內應，這時也被阻在宮中，難以接應李從榮。孟漢瓊召來馬軍都指揮使朱洪實，讓他率五百騎兵攻擊李從榮，李從榮逃回府邸，被皇城使安從益追上斬殺。李嗣源悲駭莫名，病情加劇，追廢李從榮為庶人，並從鄴都召回宋王李從厚。李嗣源駕崩於大內雍和殿，終年六十七歲，李從厚趕至洛陽，為李嗣源發喪，並於柩前即位，被諡為聖德和武欽孝皇帝，廟號明宗，葬於徽陵。