後唐同光四年（926年），皇甫暉在鄴都叛亂，李存勖命李嗣源前往討伐，石敬瑭也一同出徵。在魏州城下李嗣源卻被叛軍恭迎入城，李嗣源百口莫辯，遂受石敬瑭擺布而擁兵自立，與魏州的叛軍合兵一處。李嗣源佔據大梁（今河南開封），進軍洛陽，先鋒石敬瑭則帶兵逼進汜水關（河南滎陽汜水鎮），李存勖決定親徵反擊。這時擔任指揮使的伶人郭從謙趁機叛變，火燒興教門，李存勖被流箭射中，王全斌將其扶至絳霄殿，渴懣（mèn）求飲，宦官奉進酪漿，喝完一杯，遽（jù）爾殞（yǔn）命。
李嗣源入洛陽殺盡叛臣，葬存勖屍骨於雍陵，在大梁稱帝，是為後唐明宗。他就成為後唐的第二位皇帝。李嗣源（867年－933年）出身並不好，只不過是沙陀的平民而已，就連姓氏也沒有，歷史記載，唐明宗的真實名字，只有一個小名叫做邈佶烈。
李嗣源善於騎射，為人忠厚寡言，辦事認真謹慎，十三歲時就在沙陀族首領李國昌軍中效力，後來被李國昌兒子李克用收為義子，賜名李嗣源。中和四年（884年）。李克用被宣武節度使朱溫圍困在汴州（治今河南開封）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，拼死翼護李克用，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。
李嗣源跟隨李克用先後徵戰三十載，屢建奇功。公元896年，李嗣源率手下五百精銳騎兵救援被後梁朱溫圍攻的朱瑾兄弟，大敗梁軍。後來又在主將李存信大敗時親自殿後，掩護李存信撤退。李克用為嘉獎李嗣源，就將他率領的五百精騎命名為「橫衝都」。從此，李嗣源就有了一個李橫衝的稱號。
公元898年，李克用另一義子李嗣昭出兵攻打後梁，結果被後梁大將葛從周擊敗。李嗣源率部趕至馳援，在高處擺開陣勢，大喊道：「晉王命我來取葛從周的項上人頭，其他將士不要上前自己送死！」手下將士隨之衝入敵陣，如入無人之境。李嗣昭趁勢率主力擊退梁軍，反敗為勝。此戰，李嗣源身中四箭，從此名動天下。
天祐八年（911年），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。
天祐十四年（917年），契丹圍攻幽州（治今北京），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（治今河北易縣），一同援救幽州。李嗣源分析敵我形勢，採取「潛行溪澗，襲其不備」的戰術，率軍翻越大房嶺（在今北京周口店西），沿山澗東進。他與養子李從珂拼死血戰，擊退契丹軍的多次堵截，進抵幽州城外六十裡處。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。九月，李嗣源班師，進拜檢校太保。
李克用死後，李嗣源作為河東大將追隨李存勖浴血轉戰十餘年，協助李存勖建立後唐王朝，消滅宿敵後梁，統一了我國北方。起初，唐莊宗李存勖對李嗣源非常寵信，賜鐵券，進位中書令，檢校太尉，手握軍政大權。後來又以皇帝義兄的身份得以封王。然而，唐莊宗晚期荒廢政務，聽信謠言，縱容宦官，寵信伶人，擅殺功臣，搞的朝廷內外人人自危。李嗣源同樣也因為位高權重受到猜忌。
公元926年，在今河北清河軍隊發生譁變，唐莊宗派李嗣源率自己的親兵前去平叛。結果在攻城前夜，這些皇帝親兵也發生譁變，劫持李嗣源，要與其他叛軍匯合，擁戴李嗣源在河北稱帝。李嗣源剛開始堅決不同意，但是自己曾經的義子元行欽不相信他，向唐莊宗奏報稱李嗣源與叛軍合謀叛亂。李嗣源數次上表申訴，皆被元行欽阻擋，申訴不能成功。長子李從璟也被元行欽扣留殺害。李嗣源在猶豫不決的時候，採納了自己的女婿石敬瑭的建議，謀求自立。
唐莊宗這時眾叛親離，人心都散了，許多大將都投降了李嗣源，士兵也不願意再為他賣命，都逃散了。而他曾經寵信的伶人，現在是自己的親兵指揮使郭從謙突然發動叛亂殺死了唐莊宗。當時的京城洛陽大亂，李嗣源入京之後才穩定了局面。剛開始，李嗣源拒絕了手下稱帝的提議，而只接受監國的名義。等到手下清除了唐莊宗的叔叔們和兒子們之後，李嗣源才與當年四月稱帝。李嗣源稱帝時已經六十歲了，在位七年。期間整飭吏治、減免賦稅、剷除伶宦、節省財政、削弱藩鎮、整隊禁軍，革除了許多唐莊宗時期的弊政，是五代時期少有的開明皇帝。
由於李嗣源的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。長興四年（933年）十一月，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。二十日，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。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，二十六日，李嗣源駕崩於大內雍和殿，終年六十七歲。