于是，他们二人矫诏行动，当晚便从十六宅迎请了时为颖王的李炎前往大明宫少阳院，并于次日在东宫思贤殿接受百官的谒见。同月四日，随着文宗离开，李炎随即在先帝灵柩前继承了皇位，即位为唐武宗，当时他年仅二十七岁。十四日后，唐武宗李炎在正殿接受了正式的册封仪式。
登基后不久，武宗追尊其已故生母韦氏为宣懿皇太后，并将自己生日定名为庆阳节，作为国家的重要节日之一。此举不仅表达了他对母亲的敬意，也通过设立节日的方式巩固了自己的统治合法性。
会昌二年四月，群臣为了表彰武宗的统治成就，献上了“仁圣文武至神大孝皇帝”的尊号。这一尊号不仅是对唐武宗个人德行与能力的认可，也象征着对他治理国家所取得成绩的高度评价。此称号反映了武宗在位期间，通过一系列政治举措加强中央集权、稳定边疆以及打击地方割据势力等方面的努力，得到了朝野上下的广泛认可。
即位之初
唐武宗李炎即位之初，在仇士良等人的影响下，采取了一系列措施以巩固自己的统治地位。开成五年（840年）正月，为了消除潜在的政治上的威胁，武宗遵从了仇士良的建议，将文宗的宠妃杨氏、陈王李成美和安王李溶等几位可能构成政治对手的人物全部处决。同年在为文宗举行的安葬典礼上，仇士良又下令除去了枢密使刘弘逸和薛季棱，进一步解除了对新帝的潜在威胁。
尽管唐武宗在学术修养上不及其兄文宗，但他展现出卓越的识人用人能力。即位当年九月，他召回了素有才干的淮南节度使李德裕，任命其为吏部尚书、同中书门下平章事，并兼任门下侍郎。武宗志在革除弊政，对李德裕极其倚重，君臣二人在会昌年间内外交困的情况下，沉着应对，成功度过了诸多难关。
会昌元年（841年），宰相李珏与杨嗣复被罢免并贬往外地。最初，武宗曾下达诏书准备处决二人，但在李德裕的强烈请求下，最终决定赦免了他们。面对仇士良企图煽动禁军驱逐李德裕的阴谋，武宗以极其果决的手腕震慑住了宦官集团。会昌三年（843年），仇士良因感到惶恐不安，以老病为由提出离职，李武宗顺势解除了他的军权。不久后，仇士良去世，这也标志着李炎成功的削弱了宫中宦官的势力，进一步加强了皇权。