貞觀二十三年（己酉，公元六四九年）五月，太宗駕崩。其在離世前，曾為太子故意試探李世勣，黜李世勣為疊州都督。
上謂太子曰：「李世勣才智有餘，然汝與之無恩，恐不能懷服。我今黜之，若其即行，俟我死，汝於後用為僕射，親任之；若徘徊顧望，當殺之耳。」五月，戊午，以同中書門下三品李世勣為疊州都督；世勣受詔，不至家而去。（資治通鑑卷一百九十九）
跟隨太宗打天下之李靖，僅比太宗早一點離開人世。
辛酉，開府儀同三司衛景武公李靖薨。（資治通鑑卷一百九十九）
關於太宗之死因，一般見解主要認為太宗患痢疾而死。而由太宗臨終前，太子「晝夜不離側，或累日不食，發有變白者」，可見太子李治之仁孝，非承乾之流可比。
上苦利增劇，太子晝夜不離側，或累日不食，發有變白者。上泣曰：「汝能孝愛如此，吾死何恨！」（資治通鑑卷一百九十九）
太宗對長孫無忌、褚遂良、太子交代遺言後，旋即病逝。
丁卯，疾篤，召長孫無忌入含風殿。上臥，引手捫無忌頤，無忌哭，悲不自勝；上竟不得有所言，因令無忌出。己巳，復召無忌及褚遂良入臥內，謂之曰：「朕今悉以後事付公輩。太子仁孝，公輩所知，善輔導之！」謂太子曰：「無忌、遂良在，汝勿憂天下！」又謂遂良曰：「無忌盡忠於我，我有天下，多其力也。我死，勿令讒人間之。」仍令遂良草遺詔。有頃，上崩。（資治通鑑卷一百九十九）
細按太宗遺言之內容，主要重點有三：
一、長孫無忌、褚遂良當盡心輔助太子。
二、勸太子勿以治天下為憂。
三、勿令長孫無忌為世人所讒。
為免產生動盪，長孫無忌等人決定秘不發喪。直至壬申，太宗之死訊才於太極殿公佈。隨著太宗遺詔被宣讀，太子李治即位。大唐進入另一新的歷史階段。
太子擁無忌頸，號慟將絕。無忌攬涕，請處分眾事以安內外。太子哀號不已，無忌曰：「主上以宗廟社稷付殿下，豈得效匹夫唯哭泣乎！」乃秘不發喪。庚午，無忌等請太子先還，飛騎、勁兵及舊將皆從。辛未，太子入京城；大行御馬輿，侍衛如平日，繼太子而至，頓於兩儀殿。以太子左庶子于志寧為侍中，少詹事張行成兼侍中，以檢校刑部尚書、右庶子、兼吏部侍郎高季輔兼中書令。壬申，發喪太極殿，宣遺詔，太子即位。軍國大事，不可停闕；平常細務，委之有司。諸王為都督、刺史者，並聽奔喪，濮王泰不在來限。（資治通鑑卷一百九十九）
李治即位後，其第一道下的命令乃是罷遼東之役及諸土木之功。太宗第二次征高麗因此亦未竟全功。而四夷之人聽見太宗之死訊後，莫不「慟哭，剪髮、剺面、割耳，流血灑地」，此見太宗深得四夷臣民之愛戴。
罷遼東之役及諸土木之功。四夷之人入仕於朝及來朝貢者數百人，聞喪皆慟哭，剪髮、剺面、割耳，流血灑地。（資治通鑑卷一百九十九）
