公元617年农历十月，李渊攻占灞上（今西安市东白鹿原），李建成与李世民等人会师长安（今西安）城下，兵力达到二十万。李建成统军围困京城东面与南面，李世民围困西面与北面，对长安（今西安）形成了四面合围。十一日，李建成部将雷永吉等人率先攻入长安（今西安）。李渊安排李建成与李世民封府库，安抚长安民众，使得长安城内井然有序。后李渊命令李建成于朱雀街道斩杀西京留守阴世师等人。李渊迎立代王杨侑为隋帝，改元义宁，遥尊杨广为太上皇。 义宁元年（公元617年），隋帝封李渊为丞相与唐王，李建成为唐王世子，李世民为秦国公，李元吉为齐国公。隋朝义宁二年（公元618年），农历正月。李渊任命李建成为抚军大将军、东讨元帅，李世民为副，统兵七万，伺机攻取洛阳。四月，李建成与李世民自洛阳班师回朝。隋帝晋升李建成为尚书令。
