太子李亨一行才得以喘息。
天宝十五载（756）七月九日，李亨在杜鸿渐等人的陪同下，抵达朔方军大本营灵武。经过一番布置与筹划，七月十二日，李亨在灵武城的南门城楼，举行了简单的登基仪式。登基后，改年号为至德，并且将当年改为至德元载，玄宗被推尊为太上皇。当天，肃宗就派使者前往四川，向太上皇报告这一消息。宋代史学家范祖禹评价说，肃宗至灵武称帝，此乃“太子叛父”，是“不孝”，也就是说，是一次未经玄宗许可的擅立。
那一天，李亨的内心是复杂的。多年来险象环生的太子生涯从此划上句号，多年的对头杨国忠也已命丧马嵬，今日登基，终于可以一展愁眉，一吐怨气。但是，身处灵武，与京师相距遥遥，叛军已占据两京，收复失地，平叛靖乱仍任重道远。
无论怎么说，肃宗灵武即位，毕竟打出了平叛靖乱的大旗。消息传到叛军占领区，极大地鼓舞了当地的抵抗运动，从政治上扭转了玄宗出逃后全国平叛战争的被动局面。肃宗在四海近乎分崩离析的严峻时刻，在灵武举起平叛的大旗，给全国臣民的复兴带来了希望，各地又重新点燃了报国抗敌、誓死与叛军决战的熊熊火焰。这是肃宗灵武自立朝廷的理由，也是他赖以发展的惟一前提。
公元757年安庆绪杀死安禄山，肃宗没有听从谋士李泌的建议趁乱直捣叛军老巢，错失歼敌良机。乾元二年（公元759年）三月，安史叛军与唐军在相州展开激战，肃宗却为了防范武将而不设元帅，只派宦官鱼朝恩监军，鱼根本不懂兵法，不知用兵，致使唐军大败，鱼朝恩将相州失利的责任推到郭子仪身上，肃宗不明是非，罢免了郭子仪兵权。 此时，安史叛军再次发生内乱，史思明杀安庆绪，自称大燕皇帝，并于同年五月，从李光弼手中，夺取了洛阳，史思明占据洛阳不久，就被自己的儿子史朝义所杀。肃宗死后一年，安史之乱平定。
祸起萧墙在朝中，自鱼朝恩之后，肃宗开始信用宦官李辅国、程元振等操纵军政大权，宦官势力日益嚣张。 肃宗同时又宠信张皇后，纵容她干预政事。张皇后和李辅国起初连成一片，结为一党。后来，张皇后恨李辅国专权，欲谋立越王李系为嗣君，张皇后、李系与李辅国、程元振开始对立。 公元762年，肃宗患病，接连几个月不能上朝视事。四月，玄宗病死，他悲恸不止，病情加剧。张皇后召见太子，皇后说：“李辅国久掌禁兵，权柄过大，他心中所怕的只有我和你。眼下陛下病危，他正在勾结程元振等人阴谋作乱，必须马上先诛杀他们。”太子流着泪说：“父皇病情正重，此事不宜去向他奏告，如果我们自行诛杀李辅国，父皇一定震惊，于他贵体不利，我看此事暂缓再说吧。”张皇后送走太子，马上召肃宗次子，越王李系入内宫商议。李系当即命令宦官段恒俊，从太监中挑选了200多名强健者，发给兵器，准备动手。太监中有人将此情报告了李辅国。李辅国、程元振带着党徒到凌宵门探听消息，正遇太子要进宫探望父皇。李辅国谎称宫中有变，阻止太子入宫，并命令党徒将太子劫持进飞龙殿监视起来。 李辅国假传太子的命令，鼓动禁兵入宫将李系、段恒俊等人抓住，投入狱中。张皇后闻变，慌忙逃入肃宗寝宫躲避。李辅国带兵追入寝宫逼张皇后出宫。张皇后不从，哀求肃宗救命。肃宗受此惊吓，一时说不过话来，李辅国乘机将张皇后拖出宫去，随后杀死张皇后、李系等人。肃宗因受惊而病情陡然转重，加之无人过问，当天就死于长生殿，时年五十一岁。