先天元年（712年）八月，李旦因彗星出现，禅位于太子李隆基，退为太上皇，但仍掌握三品以上官员的任命权以及重大刑案的裁决权。
他每五日在太极殿接受群臣的朝贺，仍旧自称为朕。而皇帝李隆基则只能自称为“予”。
当时，太平公主依仗李旦的信任，在朝中仍拥有强大的势力，七位宰相有五人出自她的门下，文武百官也大都依附于她。
她公然提出要废掉皇帝，因宰相陆象先反对而未遂。后来，李旦有意遣皇帝李隆基出京巡边，但最终却因故延期，将日期改为明年八月。
先天二年（713年）七月，李隆基为夺回皇帝应有的权力，抢先发动先天政变，率羽林军袭杀窦怀贞、萧至忠、岑羲等太平公主党羽，随后赐死太平公主。
李旦初闻变乱，与宰相郭元振登承天门避乱。
他得知李隆基已扑灭太平公主的势力，遂下诏宣布窦怀贞等人的罪状，而后正式归政于皇帝，退居百福殿，颐养天年。至此，李隆基终于掌握了全部朝政。
李旦两次称帝，但第一次完全是母亲的傀儡，只有第二次登基期间才算真正掌权。
他即位初期，以姚崇、宋璟为宰相，并在其辅佐下，革除弊政，整修纲纪，拨乱反正，使朝政呈现出一派振兴气象，史称“复有贞观、永徽之风”。
昭雪冤案，李旦即位以后，对中宗年间的一些冤案进行了平反和昭雪。
他追谥庶人李重俊为节愍太子，并追复张柬之、崔玄暐、敬晖、桓彦范、袁恕己、李千里、李多祚、王同皎、苏安恒等人的官爵。
裁减冗官，中宗年间，韦皇后与安乐公主专擅朝政，公开卖官鬻爵，不经中书门下，由皇帝直接任命官员，称为斜封官。
到中宗后期，靠花钱上来的官员多达数千人。李旦即位以后，下诏将斜封官全部罢免，同时罢免了各公主府官。
恢复三铨制度，唐初规定，官员的选用、考绩都由尚书省主管，文官经由吏部，武官经由兵部，尚书与侍郎合称三铨。
中宗年间，因韦后专权，三铨制度遭到破坏。李旦即位后，下诏恢复了三铨制，并让姚崇和宋璟分别兼任兵部尚书、吏部尚书，负责文武官员的考选工作。
整顿北衙禁军，北衙禁军的核心力量称为万骑，因在唐隆政变中建有大功，在长安多有不法之举。
李旦即位后，将万骑将士全部放到京外为官，并停止从户奴中招募万骑兵员。他又增置飞骑，隶属于左右羽林军，以取代万骑的核心地位。
后来，李旦又将左右万骑与左右羽林军整编为北门四军。
削除诸王兵权，李旦为保障太子李隆基的地位，免去宋王李成器、申王李成义、岐王李隆范、薛王李隆业的左右卫大将军、左右羽林大将军军职。
并明确规定诸王、驸马不得统领禁军。
清算韦氏乱党，李旦即位后，对中宗年间祸乱朝纲的韦氏乱党进行追究清算。
他追废韦皇后、安乐公主为庶人，将党附韦氏的宰相萧至忠、韦嗣立、赵彦昭、崔湜全部罢免，贬为刺史。越州长史宋之问、饶州刺史冉祖雍皆流放岭南。
消除武氏影响，中宗年间，武则天虽然退位，但武氏一族仍有很大的影响力。
李旦即位后，取消武则天的“则天大圣皇后”称号，复称“天后”，并废除武氏崇恩庙及昊陵（武则天之父武士彟之墓）、顺陵（武则天之母杨氏之墓）。
他还追削武三思、武崇训父子的官爵，铲平其坟墓，剖棺戮尸，极力打击武氏的残存势力，消除武氏一族在政治上的影响力。
而与此同时，李旦还非常信任妹妹太平公主，常与她一同商议朝廷大政，甚至到了“每入奏事，坐语移时；或时不朝谒，则宰相就第咨之”的地步。
每有宰相奏事，李旦都要先问：“可曾与太平商量过吗？”然后才问：“可曾与三郎（太子李隆基）商量过吗？”当得知了太平公主和李隆基的意见后，他才做出决定。
当时，太平公主可谓是权倾朝野，权势甚至超过了李旦。
李旦即位后的第二年，便失去了刚即位时的进取精神。
他任用窦怀贞、崔湜等为宰相，并将已经罢免的斜封官全部恢复，使得朝政出现腐败和混乱的现象，史称“复如景龙之世”。
后来，李旦不听大臣劝谏，征发数万民工，耗费一百万缗，大肆拆毁民居，为女儿金仙公主、玉真公主修建道观。
他还在太平公主的请求下，恢复了昊陵、顺陵的陵号，并设置陵官。
景云二年（711年）五月，李旦以山南道、陇右道所辖区域阔远为由，将山南道分为山南东道、山南西道。
他又将陇右道黄河以西的凉州、甘州、肃州、瓜州、沙州、伊州、西州等七州划出，设置河西道，并设置节度使、支度使、营田使等职。
贺拔延嗣成为首任河西节度使，节度使从此成为朝廷正式官职。
同年六月，李旦又拟将全国（不包括洛州及近畿州）分为二十四个都督府管区，令都督纠察所管州刺史以下官吏，但因都督权柄过大，遭到群臣反对，未能实行。
他又废除负责地方监察事务的右御史台，设置十道按察使，负责监督地方政治，使得按察使一职成为常设官员。
李旦于武氏当政期间，一直是李唐的政治旗帜，因此在中宗年间备受中宗及韦氏一党的猜忌。
景龙政变时，太子李重俊事败被杀。安乐公主与宰相宗楚客趁机陷害李旦与太平公主，诬称二人与李重俊同谋。
御史中丞萧至忠负责调查，哭谏道：“陛下富有四海，却容不下一弟一妹，而让人罗织罪名加以残害吗？
相王昔为皇嗣，在则天皇后面前数日不食，请求将天下让于陛下，其德行天下皆知，陛下怎能怀疑于他。“中宗只得作罢。
中宗死后，上官婉儿负责起草遗诏，曾想让韦皇后听政，并由李旦辅政。
但韦挺却对韦温道：“相王辅政，于理而言并不适宜，何况他和皇后又是叔嫂关系。自古礼制讲究叔嫂不通问，到时临朝之时，他和皇后又该如何为礼呢。”
二人率诸宰相上表，请韦皇后临朝摄政。苏瑰虽表示反对，但李旦最终还是被罢去了辅政之权。
法不一则奸伪起，政不一则朋党生，上既启其泉源，下胡息于奔竞。观夫天后之时，云委于二张之第；孝和之世，波注于三王之门。
献奇则除设盈庭，纳贿则斜封满路，咸以进趋相轨，奸利是图，如火投泉，安得无败？洎景龙继统，污俗廓清，然犹投杼于乘舆之间，抵掌于太平之日。
以至书频告变，上不自安，宫臣致御魅之科，天子慊巡边之诏。彼既弯弓而射我，我则号泣以行刑。
此虽镇国之尤，亦是临轩之失。夫君人孝爱，锡之以典刑，纳之于轨物，俾无僭逼，下绝觊觎，自然治道惟新，乱阶不作。孝和既已失之，玄真亦未为得。
李拾遗回想起太上皇李旦的一生，真是跌宕起伏啊，吴季之前见李拾遗还在沉思，就没有上前打搅，现在见李拾遗已经回过神来，就小声的说道：“这次宴会是纪念先襄王。”
“还有就是武攸暨从终南山采药回来，太上皇向来和武攸暨关系良好，所以放在一起庆贺了！”。
李拾遗听到吴季的解释，心中了然，故先先襄王李重茂生于延载元年（695年），是中宗李显的第四子，生母不详，据推测是身份低微的宫人。
圣历三年（700年），被封为北海王。神龙元年（705年），受封温王，且任右卫大将军兼遥领并州大都督。
景龙四年（710年）六月，中宗李显被韦皇后毒死，韦皇后遂立年仅16岁的李重茂为皇帝，改年号为“唐隆”，由韦皇后临朝称制。
李重茂即位后不足一个月，临淄王李隆基和太平公主联手发动“唐隆政变”，诛杀了当政的韦皇后、安乐公主以及上官婉儿等人。
政变结束后，李重茂和他的叔叔安国相王李旦登上城楼，说：“韦皇后窥伺神器已被诛灭，百姓不要惊慌。”为安抚百姓，下令免除全城百姓全年赋税的一半。
可当时政治敏感的人就感到不对，皇帝抚民，相王跟着干嘛？
未过几日，李重茂在太平公主的教唆之下，下诏将皇位传给自己的叔叔李旦。
李旦因为在政变中没有任何作为，身份尴尬所以坚辞不就。政变各人轮番上阵劝说李旦，李旦才答应做皇帝。
甲辰日在太平公主的挟持之下，李重茂上朝。
因为中宗李显刚刚驾崩，还属于国丧期间，所以皇帝的御座就在东面，坐东朝西。西面就是中宗李显的梓宫，旁边还站着相王李旦。
群臣为首者就是太平公主。太平公主一见群臣各就各位，就说：“国家不安，皇帝为了稳定国家要传位相王李旦。”