农业的发展，带来工商业的繁荣，这在当时都城长安的兴盛中可见一斑。史称长安城中，东、西两市，店铺林立，四通八达，每当午时，击鼓300响，店铺落板，市者云集；市井中，货物充足，胡商络绎不绝。当时来自亚洲各地，远至波斯和大食的使节、商人，数以万计，长安城中的大明宫麟德殿，就是专门用来宴请外域宾客的。
在经济发展的基础上，文化科技事业也随之繁荣发达起来。南北朝时期，文物典籍丧失殆尽，唐初虽然做了一些搜集整理工作，但收效不是很大。唐玄宗即位后，非常重视这项工作。他任命昭文馆学士马怀素为修图书使，与另一位大臣储元量一起，组织整理和编写事务；他还下令在长安、洛阳创建集书院，组织全国著名学者，集中力量著书立说，并提供种种优惠条件。宋代欧阳修曾评论开元年间编书盛况，他说：自汉朝以来，史馆对图书的分类一直按照前代的六艺九种七略之法进行，到唐代开始按经、史、子、集四类分列；至于藏书之盛，都没有超过开元年间，当时共著录了5．3915万卷，而唐朝学者又撰写2．8662万卷，可真是空前之举。
编修图书以外，唐玄宗还重视其他艺术和科技事业的发展。他本人就是音乐家、戏剧家和诗人。在新、旧《唐书》的《音乐志》和《礼乐志》中，有不少他与妃子们唱和的记载；他还曾选乐工300人，宫女数百人，教授乐曲于梨园，号“皇家梨园弟子”，后世称戏班为“梨园”，戏曲演员为“梨园弟子”，即缘此而来。此外，唐玄宗还非常注意征召各种艺术科技人才，给他们创造发挥才智的条件。著名大诗人李白，就曾在玄宗朝做过翰林供奉，享受优厚的待遇。著名天文学家张遂，曾因拒绝与武三思合作而隐居到嵩山当了和尚，唐玄宗即位后，把他召到长安，让他当天文学顾问，张遂利用玄宗给自己创造的条件，刻苦钻研，终于创造出著名的《大衍历》，并指导实测子午线，成为历史上卓有贡献的天文学家。
唐玄宗即位以前，边防危机已十分严重。开元期间，唐玄宗顺应时势，改府兵为募兵，养马屯田，凭借强盛的国力和兵力，逐一恢复了失地，维护了国家的统一和边疆的安宁。这也是“开元盛世”的标志和保障。
唐玄宗即位之时，面临的边防危机十分严重。早在武周万岁通天元年（696年），契丹奴隶主李尽忠利用民族矛盾，煽动其部属举兵反叛，攻占了营州，紧接着，营州都督府管辖的连昌等12城也相继失守。武则天曾派王孝杰反击，结果大败，王孝杰阵亡，全军几乎覆没。此后契丹贵族利用占据的有利地位，常常进犯内地，残害各族人民。长安三年（703年），西边的突厥贵族乌质勒攻陷了安西四镇之一的碎叶镇，接着又攻占了北庭西部一些地方，使安西道绝，“丝绸之路”被堵。在北方地区，突厥贵族在弘道元年（683年）进攻蔚州（今河北蔚县）、定州（今河北定县），长城以北大片领土失守，唐政府于垂拱元年（685年）不得不将安北都护府临时侨置同城，一直到开元初。也就是说，唐玄宗即位，西边的碎叶、庭州，北边的云州以北，东北边的辽西12州，都已分别被突厥、契丹族攻占，陇右及河北人民经常遭受劫掠和屠杀，唐朝的边防极不安定，统一的局面也受威胁。
面对这一严重局面，唐玄宗即位后，在着力整饬内政、发展经济的同时，进行了一系列备战工作。
首先是改革兵制。玄宗之前，一直沿用府兵制。府兵制是建立在均田制基础之上的。高宗、武后以来，由于土地兼并等多种因素，均田制渐渐有名无实了。当时，农民不断逃亡，兵源困难，府兵多不按时上番，教习也趋于废弛。府兵本应免除的租调，也不能免除，自筹器械供养的负担沉重。因此，到开元之初，府兵逃匿，军府空虚，宿卫不足的情况已十分严重。有鉴于此，开元十一年（723年），宰相张说建议改行雇佣兵。玄宗顺时应势，采纳了这一建议，下令从关内召募12万军士，充作卫士，叫“长从宿卫”，或称“长征健儿”，代替了有唐以来府兵轮番宿卫之制。这项重大改革，经过十余年的实践，证明切实可行，于开元二十五年（737年）推行全国。从此，各地民丁再无番上戍边之苦，消耗于往来路上的大量社会劳动因此得以节省，募兵实行之初，既吸收社会上的失业丁口，缓和就业矛盾，又可常驻各地，加强训练，有利于提高军队素质和战斗力。
接着是整顿军旅。玄宗颁布了《练兵诏》，令西北军镇增加兵员，精加选择，强化军事训练，并规定不得因他事役使兵士。为了确保训练有素，玄宗还派兵部侍郎裴漼、太常卿姜皎，往各军州督促检查诏令执行情况，处理具体问题。
同时，解决军马和军粮供应问题。玄宗即位时，军马只剩24万匹。为保证军马供应，玄宗任用太仆卿王毛仲为内外闲厩使，专管养马一事。到开元二十三年（725年），军马增至43万匹，牛羊数量也相应增加。玄宗这时又下令在西北万里边防线上，以及黄河以北部分地区，设置庞大的屯田，据统计，开元年间全军屯田总数为1141屯，面积有五百余万亩，为解决战时军粮问题提供了有效的供给保障。
在积极备战过程中，玄宗运筹帷幄，分别情况，逐一出击，收复失地。先是于开元五年（717年），把沦陷17年之久的营州等13州全部收复，并派宋庆礼任营州都督，重建营州防务，开屯田120区。这时，长城以北的拔也古、同罗、回纥等也见势宣布取消割据称号，与唐政府合作。唐朝重新恢复了安北都护府，统一了长城以北。
古代人物接下来，是解决较为麻烦的西域问题。第一步是于开元二十七年（739年），派碛西节度使盖加运打败了突骑施（突厥部落之一），捉拿其可汗吐火仙，收复了碎叶，使沦陷了37年的碎叶镇重归唐朝。第二步，是击败吐蕃、小勃律，重新打通“丝绸之路”的门户。开元初年，西域小勃律（今克什米尔以北）可汗曾到唐朝请降，唐政府在那里设置绥远军。天宝六年（747年），小勃律王娶吐蕃王女，因此依附于吐蕃，与唐为敌。唐玄宗派安西副都护高仙芝打败了吐蕃，俘虏了小勃律和公主。这一战争胜利后，佛棘（罗马）、大食（阿拉伯）等72国都大为震恐。唐朝重新打通“丝绸之路”，不仅维护了国家安全，也有利于东西经济文化的交流。
盛极而衰。在“开元盛世”的歌舞升平之中，唐玄宗开始踌躇满志、高枕无忧了。他不再任贤纳谏，励精图治，而是亲近奸佞，纵情声色，渐肆奢欲，怠于政事，且又好大喜功，轻启边衅，并且将“内重外轻”的军事布局变为“内轻外重”的布局，终于酿出“安史之乱”。唐王朝从此由盛转衰，他本人也在晚年不那么欢愉的“太上皇”生活中郁郁而逝。
唐玄宗前期出现的“开元盛世”，在唐以前的历史上，可以说是空前的，这最容易使人陶醉。唐玄宗果然也就陶醉了，他踌躇满志，感到从此可以高枕无忧了。于是，像他以前的几乎所有称得上是伟大的封建政治家一样，自身潜在的毛病一一暴露出来。
他不再乐于任贤纳谏了。开元二十四年（736年）十月，他想从洛阳回长安，天子出朝，是会“地动山摇”的。宰相张九龄、裴耀卿认为当时秋收未毕，恐怕沿路扰民，建议改期。但李林甫待张、裴二人退出后，对玄宗说：“洛阳、长安是陛下的东、西宫，随时可以往来行幸，何须择时日？即使妨碍了农民收获，到时候免去他们的赋税就可以了。”玄宗听了觉得很顺耳，就听从了。由于李林甫极善逢迎，颇得玄宗宠信，正直的宰相张九龄等反被疏远，不久又罢相。李林甫为了堵塞言路，公开向谏官说：“你们见过仪仗马吗？它的食料相当于三品官的待遇，但只要叫出一声，就被斥去，后悔也来不及了。”意思是你们少对朝廷提意见，否则就要像仪仗马一样被斥去。有人上书言事，果然第二天就被降级外调，从此谏官们很少有人再敢进谏。天宝六年（747年），唐玄宗命各地推荐人才，举行考试，李林甫不录取一人，还向唐玄宗说：“这些人的才能都很平常，可见现在天下是没有遗漏的人才了。”就是这样一个奸佞之辈，唐玄宗宠信日隆，甚至想把全部国政委托李林甫，在征求贴身宦官高力士的意见时，高未表示赞同，玄宗还很不高兴。
开元二十四年（736年），玄宗因宠爱的武惠妃死去，整日郁郁寡欢。当他听说自己的儿子寿王李瑁之妃杨玉环体态丰艳、绝世无双时，便命太监将杨玉环接进宫来侍酒，一见钟情，从此如获至宝，几乎形影不离。虽然杨玉环曾几次惹他生气，被逐出宫去，但又都很快被重新迎进宫中，愈加宠爱。正如白居易《长恨歌》中所描写的，“承欢侍宴无闲暇，春从春游夜专夜。后宫佳丽三千人，三千宠爱在一身。”杨玉环生在南国，喜食荔枝，但荔枝不易保存，离枝三五日色味俱变。为了使杨玉环能吃上新鲜荔枝，唐玄宗下令专门开辟了从岭南通往长安的数千里贡道，沿途设驿站，供快马，日夜兼程，马不停蹄，给贵妃运送新鲜荔枝。故又有“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”的嘲讽诗句。唐玄宗爱屋及乌，杨玉环的三位姐姐后来也来侍奉玄宗，被封为韩国夫人、虢国夫人、秦国夫人，从兄杨锸被封为位当四品的高官，杨镝娶了公主为驸马，杨国忠官至宰相，领有四十余职，权倾天下。而杨国忠与李林甫、安禄山三者之间错综复杂的矛盾，成为导致“安史之乱”的一个重要因素。
宫中有贵妃，身边是小人，唐玄宗日益昏聩，怠于政事，奢欲渐肆，不问民瘼了。一年大雨成灾，玄宗不知道灾情如何，这时杨国忠叫人弄了一些大的粟穗给玄宗看，说雨虽大，收成却好。玄宗竟然相信，不准下面报灾，当扶风太守房瑁报灾求救时，他大怒，下令将房琯交司法机关惩处。
如果仅仅是怠于政事，为患还小，问题是晚年的唐玄宗，还极好大喜功，尤其是在对外关系方面，轻启边衅，屡次动武，发动了一系列不义之战。开元二十五年（737年），他迫使河西节度使崔希逸在青海袭击吐蕃，彻底破坏了唐蕃和好的局面。天宝初年，他先命河西、陇右、朔方、河东四镇节度使王嗣宗进攻吐蕃的石堡城（今青海西宁西南），王嗣宗没有从命，他免了王嗣宗的官，又派继任的陇右节度使哥舒翰攻下石堡城，城里守兵几百，唐军损失数万。天宝十至十三年（751～754年），唐玄宗又发动征伐南诏的不义战争，唐兵战死和不服水土患流行病死的，前后达20多万人。白居易《新丰折臂翁》中“无何天宝大征兵，户有三丁抽一丁”、“村南村北哭声哀，儿别爷娘夫别妻，皆云前后征蛮者，千万人行无一回”的诗句，描绘的就是当时征伐南诏给人民带来的灾难。在这期间，东北方面的安禄山领兵6万攻契丹，损伤大半，高仙芝攻大食国，5万军士几乎全军覆没。
更为严重的是，当时均田制和府兵制逐渐废弛，代之的是募兵制。在府兵制下，全国军事力量的分布是“内重外轻”，即以60％以上的府兵集中在京都周围的关中及其附近，以确保中央王朝直接控制的军事力量占绝对优势。实行募兵制后，这一格局被打破，而唐玄宗因为要拓疆扩土，便把大部分军事力量摆在边境上，领兵的节度使又多用少数族人，且久不调换，于是形成了“内轻外重”、“尾大不掉”之势，由此演变下去的必然之势，就是边将拥兵自重，叛乱割据，果然，在多种矛盾因素作用下，天宝十四年（755年），发生了“安史之乱”。
“安史之乱”发生后，唐玄宗仓皇出逃。逃至今陕西兴平马嵬驿时，将军陈玄礼以军士不满为名，杀了杨国忠，逼迫唐玄宗让杨贵妃自缢。在西行途中，太子李亨又被百姓截留，乘机北上宁夏灵武，被臣下拥立为帝，即唐肃宗，尊唐玄宗为太上皇。在郭子仪等重臣的努力下，至德二年（758年）末，唐军收复长安、洛阳两京，玄宗也由成都返回长安。再次路经马嵬驿时，触景生情，“天旋日转回龙驭，到此踌躇不能去。马嵬坡下泥土中，不见玉颜空死处。君臣相顾尽沾衣，东望都门信马归。”（白居易《长恨歌》）
回到长安后，玄宗住在城南的兴庆宫里。肃宗本就对玄宗心怀猜忌，加上奸相李辅国的挑拨，对唐玄宗更是冷漠少礼。实际上在肃宗的默许下，李辅国先是将兴庆宫中的300匹马取走290匹，只留下10匹；又将玄宗连骗带逼地转移到太极宫，以便监控；最后又把几十年的贴身宦官高力士流放巫州（今湖南黔阳县）。唐玄宗在这样的环境中，更觉寂寞、凄凉，他整日郁郁寡欢，连饭也越来越吃不下去了。上元三年（762年）四月五日，唐玄宗死在长安太极宫神龙殿，享年77岁。后人有诗形容他的晚年说：“南内（指兴庆宫）凄凉西内（指太极宫）荒，淡云秋树满宫墙。由来百代明天子，不肯将身做上皇！”